KR101013483B1 - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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시로우 오자키
야스시 고바야시
고타 요시카와
에이 야노
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 실리카계 절연막을 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 드라이 에칭의 손상에 기인하는 유전율 증가를 회복하고, 대기 방치에 의한 유전율 증가를 방지할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a silica-based insulating film, and to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of recovering an increase in dielectric constant due to damage of dry etching and preventing an increase in dielectric constant due to air standing. The purpose.

반도체 기판(100) 상에, 실리카계 절연 재료의 절연막(102)을 형성하고, 절연막(102)을 드라이 에칭에 의해 가공하며, 가공한 절연막(102)에 실란 화합물을 작용시킴으로써, 드라이 에칭의 손상에 의해 절연막(102) 내에 도입된 Si-OH 결합에 실란 화합물을 반응시켜 소수화하고, 절연막(102)에 광 조사 또는 전자선 조사를 행함으로써, 실란 화합물과 반응하지 않은 Si-OH 결합을 축합시킨다. Damage to dry etching is formed by forming an insulating film 102 of a silica-based insulating material on the semiconductor substrate 100, processing the insulating film 102 by dry etching, and acting a silane compound on the processed insulating film 102. By reacting the silane compound with the Si-OH bond introduced into the insulating film 102 by hydrophobization, and irradiating the insulating film 102 with light or electron beam irradiation, the Si-OH bond not reacted with the silane compound is condensed.

Description

반도체 장치의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}Manufacturing method of semiconductor device {METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 실리카계 절연막을 가공하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device having a step of processing a silica-based insulating film.

반도체 집적 회로의 집적도 증가 및 소자 밀도의 향상에 따라, 반도체 소자의 다층화에 대한 요구가 높아지고 있다. 한편, 고집적화에 따라 배선 간격은 좁아져, 배선간의 용량 증대에 의한 배선 지연이 문제가 되고 있다.As the integration degree of semiconductor integrated circuits increases and the device density improves, the demand for multilayering of semiconductor devices is increasing. On the other hand, with high integration, wiring intervals become narrow, and the wiring delay by the increase of the capacitance between wirings becomes a problem.

배선 지연(T)은, 배선 저항 및 배선간의 용량에 의해 영향을 받아, 배선 저항을 R, 배선간의 용량을 C라고 하면, The wiring delay T is affected by the wiring resistance and the capacitance between the wirings, and if the wiring resistance is R and the capacitance between the wirings is C,

T ∝ CRT ∝ CR

로서 표현된다. 이 식에 있어서, 배선 간격을 d, 전극 면적(대향하는 배선의 측면 면적)을 S, 배선 사이에 마련되어 있는 절연 재료의 유전율을 εr, 진공 유전율을 εO로 나타내면, 배선간의 용량(C)은, Expressed as In this equation, when the wiring interval is d, the electrode area (side area of the opposing wiring) is S, the dielectric constant of the insulating material provided between the wirings is represented by ε r and the vacuum dielectric constant is denoted by ε O , the capacitance C between the wirings. silver,

C=εoεrS/dC = ε o ε r S / d

로서 표현된다. 따라서, 배선 지연을 작게 하기 위해서는, 절연막의 저유전율화가 유효한 수단이 된다. Expressed as Therefore, in order to reduce wiring delay, the low dielectric constant of an insulating film becomes an effective means.

종래, 절연 재료로서는, 이산화규소(SiO2), 질화규소(SiN), 인규산유리(PSG) 등의 무기막 혹은 폴리이미드 등의 유기계 고분자가 이용되어 왔다. 그러나, 반도체 디바이스에서 가장 많이 이용되고 있는 CVD-SiO2막의 유전율은 약 4 정도이다. 또한, 저유전율 CVD막으로서 검토되고 있는 SiOF막은 유전율이 약 3.3∼3.5이지만 흡습성이 높아, 흡습에 따라 유전율이 상승한다. Conventionally, as the insulating material, it has been the use of an organic polymer, such as silicon dioxide (SiO 2), silicon nitride (SiN), sanyuri phosphorus (PSG) or an inorganic film such as polyimide. However, the dielectric constant of the CVD-SiO 2 film most commonly used in semiconductor devices is about four. The SiOF film, which has been studied as a low dielectric constant CVD film, has a dielectric constant of about 3.3 to 3.5 but has high hygroscopicity, and the dielectric constant increases with moisture absorption.

또한, 최근 비유전율이 더 낮은 절연 재료로서 다공질 절연막이 주목받고 있다. 다공질 절연막은, 가열에 의해 증발 또는 분해되는 유기 수지 등을 저유전율 피막 형성용 재료에 첨가하고, 성막시의 가열에 의해 이것을 증발 또는 분해하여 다공질화한 것이다. Also, recently, a porous insulating film has attracted attention as an insulating material having a lower dielectric constant. The porous insulating film is obtained by adding an organic resin or the like which is evaporated or decomposed by heating to a low dielectric constant film forming material, and by evaporating or decomposing it by heating at the time of film formation to make it porous.

실리카계의 절연막, 특히 다공질 절연막은, 다층 배선을 형성하는 공정에 있어서 가공 손상이 발생해 실효적인 유전율이 상승하는 경우가 있었다. 이에 대해서는, 드라이 에칭 후의 층간 절연막의 표면을 실라잔 화합물로 표면 처리한 후에 감압 건조함으로써, 손상층을 회복하는 방법이 제안되어 있다. 또한, 실라잔 혹은 알콕시실란이나 아세톡시실란 등의 실란 화합물을 절연막에 처리함으로써, 손상층을 회복하는 방법이 제안되어 있다. Silica-based insulating films, in particular porous insulating films, sometimes cause processing damage in the process of forming a multi-layered wiring so that the effective dielectric constant may increase. On the other hand, the method of recovering a damaged layer by drying under reduced pressure after surface-treating the surface of the interlayer insulation film after dry etching with a silazane compound is proposed. Moreover, the method of recovering a damage layer is proposed by processing silane compounds, such as a silazane or an alkoxysilane, an acetoxysilane, to an insulating film.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공표 제2004-511896호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. 2004-511896

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-217143호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-217143

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2005-340288호 공보[Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-340288

[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2006-104418호 공보[Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-104418

[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 제2006-203060호 공보[Patent Document 5] Japanese Patent Laid-Open No. 2006-203060

[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 제2006-073800호 공보[Patent Document 6] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-073800

[특허 문헌 7] 일본 특허 공개 제2006-190962호 공보[Patent Document 7] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-190962

[특허 문헌 8] 일본 특허 공개 제2004-277463호 공보[Patent Document 8] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-277463

[특허 문헌 9] 일본 특허 공개 제2000-188331호 공보[Patent Document 9] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-188331

[특허 문헌 10] 일본 특허 공개 제2006-049798호 공보[Patent Document 10] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-049798

[특허 문헌 11] 일본 특허 공개 제2006-086411호 공보[Patent Document 11] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-086411

그러나, 본원 발명자들이 검토한 바, 가공 후의 절연막의 유전율은, 표면 처리 직후에는 회복되지만, 일주일 정도의 대기 방치로 재차 상승하는 것이 판명되었다. However, when the inventors of the present application examined, the dielectric constant of the insulating film after processing was recovered immediately after the surface treatment, but it was found that the dielectric constant rose again for about one week.

본 발명의 목적은, 실리카계 절연막을 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관하여, 실리카계 절연막의 가공 손상에 기인하는 유전율 증가를 회복할 수 있으며, 대기 방치에 의한 유전율 증가를 방지할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a silica-based insulating film. It is to provide a manufacturing method.

실시 형태의 일 관점에 의하면, 반도체 기판 상에, 실리카계 절연 재료의 절연막을 형성하는 공정과, 상기 절연막을 가공하는 공정과, 가공한 상기 절연막에 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 공정과, 상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. According to one aspect of the embodiments, a step of forming an insulating film of a silica-based insulating material on a semiconductor substrate, a step of processing the insulating film, a step of hydrophobization by applying a silane compound to the processed insulating film, and the insulating film The manufacturing method of the semiconductor device containing the process of irradiating light or an electron beam to this is provided.

또한, 실시 형태의 다른 일 관점에 의하면, 반도체 기판 상에, 실리카계 절연 재료의 절연막을 형성하는 공정과, 상기 절연막에, 드라이 에칭에 의해 개구부를 형성하는 공정과, 상기 개구부가 형성된 상기 절연막 상에, 도전막을 형성하는 공정과, 상기 절연막 상의 도전막을 연마에 의해 제거하며, 상기 개구부 내에 매립된 상기 도전막을 포함하는 배선을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 개구부를 형성하는 공정과 상기 도전막을 형성하는 공정의 사이, 및 상기 배선을 형성하는 공정 후 중 적어도 한쪽에, 상기 절연막에 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 공정과, 상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정을 더 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. According to another aspect of the embodiment, a step of forming an insulating film of a silica-based insulating material on a semiconductor substrate, a step of forming an opening in the insulating film by dry etching, and on the insulating film on which the opening is formed And a step of forming a conductive film, and a step of forming a wiring including the conductive film embedded in the opening, by removing the conductive film on the insulating film by polishing, and forming the opening and forming the conductive film. Manufacturing a semiconductor device further comprising a step of hydrophobizing by acting a silane compound on the insulating film during at least one of the step of forming the wiring and the step of forming the wiring; A method is provided.

개시한 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 가공 손상에 의한 절연막의 유전율 증가를 회복시키며, 대기 방치에 의한 유전율 증가를 방지할 수 있다. 이에 따라, 저유전율로 신뢰성이 높은 절연막을 얻을 수 있다. 또한, 이 절연막을 예컨대 다층 배선 구조의 층간 절연막에 적용함으로써, 반도체 장치의 응답 속도를 고속화할 수 있다. According to the disclosed semiconductor device manufacturing method, an increase in dielectric constant of an insulating film due to processing damage can be restored, and an increase in dielectric constant due to air standing can be prevented. As a result, an insulating film having high reliability at low dielectric constant can be obtained. In addition, by applying the insulating film to, for example, an interlayer insulating film of a multilayer wiring structure, the response speed of the semiconductor device can be increased.

[제1 실시 형태][First Embodiment]

본 발명의 제1 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 대해 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다. The manufacturing method of the semiconductor device by 1st Embodiment of this invention is demonstrated using FIGS.

도 1은 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도, 도 2 및 도 3은 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다. 1 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 2 and 3 are process cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment.

본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 실리카계 절연막을 퇴적하는 단계(단계 S11)와, 실리카계 절연막을 패터닝하는 단계(단계 S12)와, 플라즈마 처리에 의해 측벽 퇴적물을 제거하는 단계(단계 S13)와, 실란 화합물에 의해 드라이 에칭의 손상을 수복하는 단계(단계 S14)와, 광 조사 또 는 전자선 조사에 의해 Si-OH의 축합 처리를 행하는 단계(단계 S15)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment includes the steps of depositing a silica-based insulating film (step S11), patterning the silica-based insulating film (step S12), and sidewalls by plasma treatment. Removing the deposit (step S13), repairing the damage of the dry etching by the silane compound (step S14), and performing condensation treatment of Si-OH by light irradiation or electron beam irradiation (step S15). It includes.

이하, 각 단계에 대해, 도 2 및 도 3을 이용하여 상세히 설명한다. Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

우선, 기초 기판(100) 상에, 실리카계의 절연막(102)을 형성한다(단계 S11). 또, 기초 기판(100)이란, 실리콘 기판 등의 반도체 기판 그 자체뿐만 아니라, MIS 트랜지스터, 그 밖의 소자나 1층 또는 2층 이상의 배선층이 형성된 반도체 기판도 포함하는 것이다. First, a silica-based insulating film 102 is formed on the base substrate 100 (step S11). The base substrate 100 includes not only a semiconductor substrate such as a silicon substrate but also a semiconductor substrate on which a MIS transistor, another element, or a wiring layer of one or more layers is formed.

실리카계의 절연막(102)으로서는, 예컨대 플라즈마 SiO2막, 플라즈마 SiN막, 플라즈마 SiC:H막, 플라즈마 SiC:O:H막, 플라즈마 SiC:H:N막, 플라즈마 SiOC막 등의 플라즈마 CVD막, 유기 SOG막, 다공질 실리카 등의 도포형 절연막 등을 적용할 수 있다. 또, SiC:H막이란, SiC막 중에 H(수소)를 함유한 막이다. SiC:O:H막이란, SiC막 중에 O(산소)와 H(수소)를 함유한 막이다. SiC:H:N막이란, SiC막 중에 H(수소)와 N(질소)를 함유한 막이다. 이들 중, 재료 단체(單體)의 유전율이 낮다고 하는 관점에서는, 다공질 실리카 등의 도포형 절연막이 바람직하다. As the silica-based insulating film 102, for example, a plasma CVD film such as a plasma SiO 2 film, a plasma SiN film, a plasma SiC: H film, a plasma SiC: O: H film, a plasma SiC: H: N film, a plasma SiOC film, Coating type insulating films, such as organic SOG film | membrane and porous silica, etc. are applicable. The SiC: H film is a film containing H (hydrogen) in the SiC film. A SiC: O: H film is a film containing O (oxygen) and H (hydrogen) in a SiC film. A SiC: H: N film is a film containing H (hydrogen) and N (nitrogen) in a SiC film. Among them, a coating type insulating film such as porous silica is preferable from the viewpoint of low dielectric constant of the material alone.

다공질 실리카로서는, 예컨대 유기 SOG에 열분해성 수지 등을 첨가하고, 가열에 의해 열분해시킴으로써 구멍을 형성하는 템플릿 타입(template-type)과, 알칼리 중에서 실리카 입자를 형성하고, 입자간의 간극을 이용하여 구멍을 형성한 논템플릿 타입을 들 수 있다. 이 중, 미세한 구멍을 균일하게 형성할 수 있는 넌템플릿 타입(non-template-type)이 적합하다. Examples of the porous silica include a template-type in which a thermally decomposable resin or the like is added to organic SOG and thermally decomposed by heating to form pores, silica particles are formed in an alkali, and the pores are formed using a gap between the particles. The non-template type formed can be mentioned. Among these, a non-template-type which can form a fine hole uniformly is suitable.

넌템플릿 타입의 다공질 실리카 재료로서는, Catalysts & Chemicals Ind. Co. 제조의 NCS 시리즈, JSR사 제조의 LKD 시리즈 등을 들 수 있다. As a non-template type porous silica material, Catalysts & Chemicals Ind. Co. NCS series manufactured, LKD series manufactured by JSR Corporation, etc. are mentioned.

또한, 그 밖의 논템플릿 타입의 다공질 실리카 재료로서는, 예컨대 테트라알킬암모늄 하이드로옥사이드(TAAOH)의 존재하에서 가수 분해하여 얻어지는 유기 규소 화합물을 포함하는 액형 조성물이 적합하다. 이 재료는, 탄성률을 10 GPa 이상, 경도를 1 GPa 이상 갖고 있어, 저유전율과 고강도의 양립이 가능하다. 유기 규소 화합물로서는, 예컨대 테트라알콕시실란, 트리알콕시실란, 메틸트리알콕시실란, 에틸트리알콕시실란, 프로필트리알콕시실란, 페닐트리알콕시실란, 비닐트리알콕시실란, 알릴트리알콕시실란, 글리시딜트리알콕시실란, 디알콕시실란, 디메틸디알콕시실란, 디에틸디알콕시실란, 디프로필디알콕시실란, 디페닐디알콕시실란, 디비닐디알콕시실란, 디알릴디알콕시실란, 디글리시딜디알콕시실란, 페닐메틸디알콕시실란, 페닐에틸디알콕시실란, 페닐프로필트리알콕시실란, 페닐비닐디알콕시실란, 페닐알릴디알콕시실란, 페닐글리시딜디알콕시실란, 메틸비닐디알콕시실란, 에틸비닐디알콕시실란, 프로필비닐디알콕시실란 등을 적용할 수 있다. As the non-template porous silica material, a liquid composition containing an organosilicon compound obtained by hydrolysis in the presence of, for example, tetraalkylammonium hydroxide (TAAOH), is suitable. This material has an elastic modulus of 10 GPa or more and a hardness of 1 GPa or more, so that both low dielectric constant and high strength can be achieved. Examples of the organosilicon compounds include tetraalkoxysilanes, trialkoxysilanes, methyltrialkoxysilanes, ethyltrialkoxysilanes, propyltrialkoxysilanes, phenyltrialkoxysilanes, vinyltrialkoxysilanes, allyltrialkoxysilanes, and glycidyltrialkoxysilanes. , Dialkoxysilane, dimethyl dialkoxysilane, diethyl dialkoxysilane, dipropyl dialkoxysilane, diphenyl dialkoxysilane, divinyl dialkoxysilane, diallyl dialkoxysilane, diglycidyl dialkoxysilane, phenylmethyldi Alkoxysilane, phenylethyl dialkoxysilane, phenylpropyltrialkoxysilane, phenylvinyl dialkoxysilane, phenylallyl dialkoxysilane, phenylglycidyl dialkoxysilane, methylvinyl dialkoxysilane, ethyl vinyl dialkoxysilane, propyl vinyl dialkoxy Silane and the like can be applied.

도포형 다공질 실리카막의 형성시에 이용하는 도포 용제로서는, 다공질 피실리카 전구체의 실록산 수지를 용해할 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 메틸알콜, 에틸알콜, 프로필알콜, 이소프로필알콜, 부틸알콜, 이소부틸알콜, tert-부틸알콜 등의 알콜계, 페놀, 크레졸, 디에틸페놀, 트리에틸페놀, 프로필페놀, 노닐페놀, 비닐페놀, 알릴페놀 등의 페놀계, 시클로헥사논, 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브 등의 셀로솔브계, 헥산, 옥탄, 데칸 등의 탄화수소계, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노 메틸에테르아세테이트 등의 글리콜계 등을 적용할 수 있다. The coating solvent used in the formation of the coating porous silica film is not particularly limited as long as it can dissolve the siloxane resin of the porous silica silica precursor, and may be methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, isobutyl alcohol, alcohols such as tert-butyl alcohol, phenols such as phenol, cresol, diethylphenol, triethylphenol, propylphenol, nonylphenol, vinylphenol, allylphenol, cyclohexanone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, etc. Ketones, methyl cellosolves, cellosolves such as ethyl cellosolves, hydrocarbons such as hexane, octane and decane, glycols such as propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol mono methyl ether acetate. Applicable

또한, 도포형의 절연 재료를 이용한 절연막은, 예컨대 상기 절연 재료를 기초 기판 상에 도포하는 공정과, 기초 기판을 80∼350℃의 온도로 가열 처리하는 공정과, 기초 기판을 350∼450℃의 온도로 경화하는 공정에 의해 형성할 수 있다. 또, 기판을 80∼350℃의 온도로 가열 처리하는 공정 및 기판을 350∼450℃의 온도로 경화하는 공정은, 산소 농도가 100 ppm 이하의 불활성 가스 분위기 중에서 행해지는 것이 바람직하다. 이것은, 절연막의 산화에 의한 내습성의 저하를 방지하기 때문이다. In addition, the insulating film using an application | coating type insulating material is a process of apply | coating the said insulating material on a base substrate, the process of heat-processing a base substrate at the temperature of 80-350 degreeC, and a base substrate of 350-450 degreeC, for example. It can form by the process of hardening at temperature. Moreover, it is preferable that the process of heat-processing a board | substrate at the temperature of 80-350 degreeC, and the process of hardening a board | substrate at the temperature of 350-450 degreeC are performed in inert gas atmosphere whose oxygen concentration is 100 ppm or less. This is because deterioration in moisture resistance due to oxidation of the insulating film is prevented.

계속해서, 절연막(102) 상에, 예컨대 CVD법에 의해, 예컨대 SiO2의 하드 마스크(104)를 형성한다[도 2의 (a)]. Subsequently, for example, a hard mask 104 of SiO 2 is formed on the insulating film 102 by, for example, CVD (FIG. 2A).

계속해서, 포토리소그래피에 의해, 하드 마스크(104) 상에, 소정의 영역에 개구부(108)를 갖는 포토레지스트막(106)을 형성한다. Subsequently, by photolithography, a photoresist film 106 having an opening 108 in a predetermined region is formed on the hard mask 104.

계속해서, 포토레지스트막(106)을 마스크로 해서 하드 마스크(104)를 드라이 에칭하여, 포토레지스트막(106)의 개구부(108)의 패턴을 하드 마스크(104)에 전사한다[도 2의 (b)]. Subsequently, the hard mask 104 is dry-etched using the photoresist film 106 as a mask to transfer the pattern of the opening 108 of the photoresist film 106 to the hard mask 104 (FIG. b)].

계속해서, 예컨대 산소 플라즈마를 이용한 애싱에 의해, 포토레지스트막(106)을 제거한다. Subsequently, the photoresist film 106 is removed, for example, by ashing using oxygen plasma.

계속해서, 패터닝한 하드 마스크(104)를 마스크로 해서 절연막(102)을 드라이 에칭하여, 절연막(102)에 개구부(110)를 형성한다(단계 S12). 절연막(102)의 드 라이 에칭은, 실리카계의 절연막에 배선홈이나 비어홀을 형성할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, CF4, CHF3, C2F6, C3F8, C4F10과 같은 탄화불소계 가스 단독 혹은 혼합 가스, 또는 이 가스에 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2), 수소(H2) 등을 혼합한 가스 등을, 진공 챔버 내에서, 예컨대 압력 50 mTorr, 파워 200 W의 조건으로 플라즈마화함으로써 행할 수 있다. Subsequently, the insulating film 102 is dry-etched using the patterned hard mask 104 as a mask to form an opening 110 in the insulating film 102 (step S12). The dry etching of the insulating film 102 is not particularly limited as long as the wiring groove and the via hole can be formed in the silica-based insulating film. For example, a fluorocarbon gas alone or a mixed gas such as CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 10 , or argon (Ar), nitrogen (N 2 ), oxygen (O) 2 ) and a mixture of hydrogen (H 2 ) and the like can be carried out in a vacuum chamber, for example, by plasmalizing under a condition of a pressure of 50 mTorr and a power of 200 W.

이 드라이 에칭 과정에 있어서, 절연막(102)의 개구부(110)의 측벽 부분에는, 손상층(112)이 형성된다(도면 중, ×의 영역). 손상층(112)이란, 플라즈마 손상에 의해 결합이 절단되어 수분을 쉽게 흡착하는 상태가 되는 영역이며, 손상층(112) 내에는 Si-OH 결합이 생성되어 있다. In this dry etching process, the damage layer 112 is formed in the side wall part of the opening part 110 of the insulating film 102 (x area | region in the figure). The damage layer 112 is an area | region where a bond is cut | disconnected by plasma damage and it becomes a state which adsorbs moisture easily, and the Si-OH bond is produced | generated in the damage layer 112. FIG.

또한, 절연막(102)의 개구부(110)의 측벽 부분에는, 드라이 에칭 과정에서 생성되는 부생성물이 퇴적되어, 측벽 퇴적물(114)이 형성되는 경우가 있다[도 2의 (c)]. 예컨대 불소계의 에칭 가스를 이용하여 실리카계의 절연막을 드라이 에칭한 경우에는, 개구부(110)의 측벽 부분에, CFx 폴리머계의 측벽 퇴적물(114)이 부착된다. Incidentally, by-products generated during the dry etching process are deposited on the sidewall portions of the openings 110 of the insulating film 102 to form sidewall deposits 114 (FIG. 2C). For example, when a using an etching gas of a fluorine-based dry etching an insulating film of the silica-based has, on the side wall of the opening 110, the side wall deposits 114 of the CF x polymer is attached.

계속해서, 필요에 따라 산소, 아르곤, 수소 혹은 질소, 또는 이들 중 복수의 가스를 포함하는 플라즈마에 의해, 패터닝 후의 절연막(102)을 처리한다(단계 S13). 이에 따라, 개구부(110)의 측벽 부분에 형성되어 있던 측벽 퇴적물(114)을 제거할 수 있다[도 3의 (a)]. Subsequently, the insulating film 102 after patterning is processed by the plasma containing oxygen, argon, hydrogen, nitrogen, or some gas among these as needed (step S13). Thereby, the side wall deposit 114 formed in the side wall part of the opening part 110 can be removed (FIG. 3 (a)).

이 플라즈마 처리는, 측벽 퇴적물(114)을 제거하기 위한 것이다. 개구 부(110)의 측벽 부분에 측벽 퇴적물(114)이 잔존한 채로는, 후속 공정의 손상 수복 처리의 효과를 충분히 얻을 수 없다. 그래서 절연막(102)의 드라이 에칭에, 특히 불소계의 에칭 가스를 이용하는 경우에는, 이 플라즈마 처리를 행하는 것이 바람직하다. This plasma treatment is for removing the sidewall deposits 114. With the side wall deposit 114 remaining in the side wall portion of the opening part 110, the effect of the damage repair treatment in the subsequent step cannot be sufficiently obtained. For this reason, it is preferable to perform this plasma treatment especially when a fluorine-based etching gas is used for dry etching of the insulating film 102.

또, 상기 프로세스에서는, 포토레지스트막(106)의 패턴을 전사한 하드 마스크(104)를 이용하여 절연막(102)을 패터닝했지만, 하드 마스크(104)를 이용하지 않고, 포토레지스트막(106)을 직접 마스크로 해서 절연막(102)을 패터닝하도록 하더라도 좋다. 이 경우, 개구부(110)의 형성 후에 포토레지스트막(106)을 제거하지만, 통상은 산소 플라즈마에 의한 애싱에 의해 포토레지스트막(106)을 제거하기 때문에, 단계 S13과 동일한 효과를 기대할 수 있다. 포토레지스트막(106)의 애싱과 동시에 측벽 퇴적물(114)이 충분히 제거되는 것과 같은 경우 등에는, 단계 S13의 플라즈마 처리가 반드시 필요한 것은 아니다. 산소 플라즈마에 의한 애싱에 추가하여, 단계 S13의 플라즈마 처리를 행하도록 하더라도 좋다. In the above process, the insulating film 102 was patterned using the hard mask 104 on which the pattern of the photoresist film 106 was transferred. However, the photoresist film 106 was formed without using the hard mask 104. The insulating film 102 may be patterned directly as a mask. In this case, the photoresist film 106 is removed after the formation of the opening 110, but since the photoresist film 106 is normally removed by ashing with oxygen plasma, the same effect as in step S13 can be expected. In the case where the sidewall deposit 114 is sufficiently removed at the same time as the ashing of the photoresist film 106, the plasma processing of step S13 is not necessarily required. In addition to the ashing by oxygen plasma, the plasma processing in step S13 may be performed.

또한, 단계 S13의 플라즈마 처리를 행하는 대신에, 예컨대 플루오르화수소산, 불화암모늄, 인산암모늄 등의 약액을 이용하여 측벽 퇴적물(114)을 제거하도록 하더라도 좋다. Alternatively, instead of performing the plasma treatment in step S13, the sidewall deposits 114 may be removed using a chemical solution such as hydrofluoric acid, ammonium fluoride, ammonium phosphate, or the like.

계속해서, 실란 화합물을 이용하여, 절연막(102)에 개구부(110)를 형성할 때의 드라이 에칭에 의해 도입된 손상을 수복하는 처리를 행한다(단계 S14). 이 처리에 의해, 절연막(102)의 개구부(110)의 측벽 부분의 손상층(112)의 손상이 수복된다[도면 중, 수복층(116)][도 3의 (b)]. Subsequently, a process of repairing damage introduced by dry etching when the opening 110 is formed in the insulating film 102 is performed using the silane compound (step S14). By this process, the damage of the damage layer 112 of the side wall part of the opening part 110 of the insulating film 102 is repaired (recovery layer 116 in drawing) (FIG. 3B).

이 처리는, 구체적으로, 드라이 에칭시의 손상에 의해 생성된 Si-OH와 실란 화합물을 반응시키기 위한 것이다. Si-OH와 실란 화합물을 반응시킬 수 있는 처리라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 스핀코트법, 실란 화합물의 상기 처리를 상압 또는 진공 중에서 수행하는 베이퍼(vapor)법 등을 적용할 수 있다. 이들 중, 표면 장력의 영향을 쉽게 받지 않는 베이퍼법이 보다 바람직하다. Specifically, this treatment is for reacting the silane compound with Si-OH generated by damage during dry etching. If it is the process which can make Si-OH react with a silane compound, it will not specifically limit, Preferably, the spin coat method, the vapor deposition method which performs the said process of a silane compound in normal pressure or a vacuum, etc. are applicable. Among these, the vapor method which is not easily influenced by surface tension is more preferable.

베이퍼법에서는, 실란 화합물을 절연막(102) 내로 확산시킬 목적 및 수복 부분을 보다 강고히 하기 위해, 기판 온도를 50∼350℃로 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 스핀코트법에서는, 스핀코터에 의해 상온에서 처리를 행하지만, 수복 부분을 보다 강고히 하기 위해, 스핀코트 후에 베이크 처리를 행하더라도 좋다. 이 경우, 50∼350℃의 범위에서 단일 또는 복수의 온도로 베이크를 행하는 것이 바람직하다. In the vapor deposition method, it is preferable to heat the substrate temperature to 50 to 350 ° C in order to diffuse the silane compound into the insulating film 102 and to further strengthen the repaired portion. In the spin coat method, the spin coater performs the treatment at room temperature. However, in order to further strengthen the repair portion, the bake treatment may be performed after the spin coat. In this case, it is preferable to bake at a single or plural temperatures in the range of 50 to 350 ° C.

처리 온도는, 50∼350℃의 온도 범위에서, 실란 화합물의 종류 등에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 처리 온도의 상한은, 주로 실란 화합물의 비점에 따라 규정되고, 실란 화합물의 비점 이하의 온도로 한다. 처리 온도의 하한을 50℃로 하는 것은, 그 미만의 온도에서는 실란 화합물에 의해 손상을 수복하는 효과가 충분히 얻어지지 않기 때문이다. It is preferable to select process temperature suitably according to the kind of silane compound, etc. in the temperature range of 50-350 degreeC. The upper limit of the treatment temperature is mainly defined according to the boiling point of the silane compound, and is set to a temperature below the boiling point of the silane compound. The lower limit of the treatment temperature is 50 ° C because the effect of repairing damage by the silane compound is not sufficiently obtained at a temperature below that.

손상 수복 처리에 적용 가능한 실란 화합물로서는, 드라이 에칭시의 손상에 의해 생성된 Si-OH와 반응하는 관능기를 포함하고 있으면 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 디메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔, 헥사메틸디실라잔 등의 실라잔 화합물, 비스(트리메틸실릴) 아세트아미드, 비스(트리에틸실릴) 아세트아미드 등의 실릴아미드 화합물, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리 에톡시실란, 디메틸메톡시실란, 디메틸에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 디에틸메톡시실란, 디에틸에톡시실란, 트리에틸메톡시실란, 트리에틸에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 디프로필메톡시실란, 디프로필에톡시실란, 트리프로필메톡시실란, 트리프로필에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디페닐메톡시실란, 디페닐에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 페닐메틸메톡시실란, 페닐메틸에톡시실란, 디메틸페닐메톡시실란, 디메틸페닐에톡시실란, 디페닐메틸메톡시실란, 디페닐메틸에톡시실란 등의 알콕시실란 화합물, 트리아세톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸아세톡시실란, 트리메틸아세톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 디에틸아세톡시실란, 트리에틸아세톡시실란, 디프로필아세톡시실란, 트리프로필아세톡시실란, 페닐트리아세톡시실란, 디페닐아세톡시실란, 트리페닐아세톡시실란, 페닐메틸아세톡시실란, 디메틸페닐아세톡시실란, 디페닐메틸아세톡시실란 등의 아세톡시실란 화합물 등을 적용할 수 있다. The silane compound applicable to the damage repair treatment is not particularly limited as long as it contains a functional group that reacts with Si-OH generated by damage during dry etching. For example, dimethyldisilazane, tetramethyldisilazane, hexamethyldi Silazane compounds such as silazane, silylamide compounds such as bis (trimethylsilyl) acetamide, bis (triethylsilyl) acetamide, trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxy Silane, dimethylmethoxysilane, dimethylethoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, diethylmethoxysilane, diethylethoxysilane, triethylmethoxy Silane, triethylethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, dipropylmethoxysilane, dipropylethoxysilane, tripropylmethoxysilane, trip Into the ethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenylmethoxysilane, diphenylethoxysilane, triphenylmethoxysilane, triphenylethoxysilane, phenylmethylmethoxysilane, phenylmethyl Alkoxysilane compounds such as oxysilane, dimethylphenylmethoxysilane, dimethylphenylethoxysilane, diphenylmethylmethoxysilane, diphenylmethylethoxysilane, triacetoxysilane, triethoxysilane, methyltriethoxysilane, Dimethylacetoxysilane, trimethylacetoxysilane, ethyltriethoxysilane, diethylacetoxysilane, triethylacetoxysilane, dipropylacetoxysilane, tripropylacetoxysilane, phenyltriacetoxysilane, diphenylacetoxy Acetoxysilane compounds, such as silane, triphenyl acetoxysilane, phenylmethyl acetoxysilane, dimethylphenyl acetoxysilane, and diphenylmethyl acetoxysilane, etc. are applicable.

전술한 손상 수복 처리에 의해, 손상층(112) 내의 Si-OH가 Si-CH3가 되어 소수성을 높일 수 있다. 그러나, 상기 실란 화합물의 분자 질량이 큰 것이 입체 장애가 되어, Si-OH 전부를 Si-CH3로 전환하는 것이 곤란하다. 이 결과, 이대로의 상태로 대기 방치를 행하면 Si-OH에 서서히 수분이 흡착되어, 절연막(102)의 유전율 상승을 야기한다. Is damaged by the above-mentioned restoration processing, Si-OH in the damaged layer 112 can be increased hydrophobicity is the Si-CH 3. However, a large molecular mass of the silane compound becomes a steric hindrance, and it is difficult to convert all of Si-OH into Si-CH 3 . As a result, when the air is left in this state, moisture is gradually adsorbed to Si-OH, causing an increase in the dielectric constant of the insulating film 102.

그래서, 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서는, 실란 화합물 에 의한 손상 수복 처리 후에, 잔존하고 있는 Si-OH를 축합(탈수 축합)하여 Si-O-Si 결합을 형성함으로써, Si-OH에 수분이 흡착되는 것을 방지한다(단계 S15). Si-OH의 축합 처리는, 기판을 30∼400℃로 가열하면서 광 조사 또는 전자선 조사 처리를 행함으로써 실현할 수 있다[도 3의 (c)]. Therefore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, after damage repair treatment by a silane compound, the remaining Si-OH is condensed (dehydrated condensation) to form Si-O-Si bonds, thereby forming a Si-OH bond. Moisture is prevented from adsorbing (step S15). The condensation treatment of Si-OH can be realized by performing light irradiation or electron beam irradiation treatment while heating the substrate to 30 to 400 ° C. (FIG. 3C).

광 조사에 의한 축합 처리에서는, 파장 170∼700 nm의 광을 조사할 수 있으면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 엑시머 램프, 수은 램프, 메탈할라이드 램프 등을 적용할 수 있다. 광 조사시의 기판 온도는 30∼400℃가 바람직하다. Condensation treatment by light irradiation is not particularly limited as long as light having a wavelength of 170 to 700 nm can be irradiated, and for example, an excimer lamp, a mercury lamp, a metal halide lamp and the like can be applied. As for the board | substrate temperature at the time of light irradiation, 30-400 degreeC is preferable.

분위기는, 산소 농도를 150 ppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 질소, 헬륨(He) 혹은 아르곤, 또는 이들 중 복수의 가스 속, 혹은 진공 속을 적용할 수 있다. 진공 중(감압하)에서 행하는 경우, 질소, 헬륨 혹은 아르곤, 또는 이들 중 복수의 가스를 매스 플로우 미터(mass flow meter) 등을 사용하여, 진공 챔버 내의 압력이 소정 압력이 되도록 제어하면서 도입하도록 하더라도 좋다. As for the atmosphere, the oxygen concentration is preferably set to 150 ppm or less, and nitrogen, helium (He) or argon, or a plurality of gases or vacuum in these can be applied. When performing in vacuum (decompression), even if nitrogen, helium or argon or a plurality of these gases are introduced while controlling the pressure in the vacuum chamber to be a predetermined pressure by using a mass flow meter or the like good.

전자선 조사에 의한 축합 처리에서는, 진공 중에서 가속 전압이 1∼15 kV의 전자선을 조사하는 것이 바람직하다. 가속 전압이 1 kV 미만에서는 충분한 효과를 기대할 수 없고, 가속 전압이 15 kV보다 높으면 절연막에 손상을 줄 우려가 있기 때문이다. In the condensation process by electron beam irradiation, it is preferable to irradiate an electron beam with an acceleration voltage of 1-15 kV in vacuum. This is because if the acceleration voltage is less than 1 kV, a sufficient effect cannot be expected, and if the acceleration voltage is higher than 15 kV, the insulating film may be damaged.

광 조사 또는 전자선 조사시의 처리 온도는, 30∼400℃의 온도 범위에서 실리카계 절연막의 종류 등에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 처리 온도의 상한은, 주로 절연막을 형성하는 실리카계 절연막의 내열 온도에 의해 규정되고, 실리카계 절연막의 내열 온도 미만의 온도로 한다. 처리 온도의 하한을 30℃로 하 는 것은, 그 미만의 온도에서는 축합 반응이 충분히 생기지 않기 때문이다. It is preferable to select the processing temperature at the time of light irradiation or electron beam irradiation suitably according to the kind of silica type insulating film, etc. in the temperature range of 30-400 degreeC. The upper limit of the processing temperature is mainly defined by the heat resistant temperature of the silica-based insulating film forming the insulating film, and is set to a temperature below the heat-resistant temperature of the silica-based insulating film. The lower limit of the treatment temperature is 30 ° C. because the condensation reaction does not occur sufficiently at a temperature below that.

이와 같이 하여, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에 Si-OH의 축합 처리를 행함으로써, 절연막의 흡습성을 대폭 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 대기 방치에 따른 수분의 흡착이 대폭 저감되어, 수분의 흡착에 의해 유전율이 상승하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. In this manner, by performing condensation treatment of Si-OH after the damage repair treatment with the silane compound, the hygroscopicity of the insulating film can be greatly reduced. As a result, the adsorption of moisture due to the air standing is greatly reduced, and it is possible to effectively prevent the dielectric constant from rising due to the adsorption of moisture.

이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 드라이 에칭시의 가공 손상에 의한 절연막의 유전율 증가를 회복시키며, 대기 방치에 의한 유전율 증가를 방지할 수 있다. As described above, according to the present embodiment, an increase in dielectric constant of the insulating film due to processing damage during dry etching can be restored, and an increase in dielectric constant due to air standing can be prevented.

[제2 실시 형태]Second Embodiment

본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 대해 도 4 내지 도 14를 이용하여 설명한다. 또, 도 1 내지 도 3에 나타내는 제1 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하거나 혹은 간결하게 한다. The manufacturing method of the semiconductor device by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIGS. 4-14. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the manufacturing method of the semiconductor device by 1st Embodiment shown in FIGS. 1-3, and description is abbreviate | omitted or made concise.

도 4 내지 도 14는 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다. 4-14 is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device by this embodiment.

본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태의 제조 방법을 보다 구체적인 반도체 장치의 제조 방법에 적용한 예에 대해 설명한다. In this embodiment, an example in which the manufacturing method of the first embodiment is applied to a more specific manufacturing method of a semiconductor device will be described.

우선, 예컨대 실리콘 기판인 반도체 기판(10)에, 예컨대 LOCOS(LOCAL OXIDATION OF SILICON)법으로, 소자 영역(14)을 획정하는 소자 분리막(12)을 형성한다. 소자 분리막(12)은 STI(SHALLOW TRENCH ISOLATION)법으로 형성하더라도 좋다. First, an element isolation film 12 for defining the element region 14 is formed in the semiconductor substrate 10, which is a silicon substrate, for example, by the LOCOS (LOCAL OXIDATION OF SILICON) method. The element isolation film 12 may be formed by STI (SHALLOW TRENCH ISOLATION) method.

계속해서, 소자 영역(14) 상에, 통상의 MOS 트랜지스터의 제조 방법과 동일하게 하여, 반도체 기판(10) 상에 게이트 절연막(16)을 통해 형성된 게이트 전극(18)과, 게이트 전극(18) 양측의 반도체 기판(10) 내에 형성된 소스/드레인 영역(22)을 갖는 MOS 트랜지스터(24)를 형성한다[도 4의 (a)]. Subsequently, the gate electrode 18 and the gate electrode 18 formed on the semiconductor substrate 10 through the gate insulating film 16 on the semiconductor substrate 10 in the same manner as in the manufacturing method of a normal MOS transistor. The MOS transistor 24 having the source / drain regions 22 formed in the semiconductor substrate 10 on both sides is formed (Fig. 4 (a)).

계속해서, MOS 트랜지스터(24)가 형성된 반도체 기판(10) 상에, 예컨대 CVD법에 의해 예컨대 실리콘 산화막(SiO2)을 형성한다. Subsequently, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on the semiconductor substrate 10 on which the MOS transistor 24 is formed, for example, by the CVD method.

계속해서, 예컨대 CMP(CHEMICAL MECHANICAL POLISHING: 화학적 기계적 연마)법에 의해 이 실리콘 산화막의 표면을 연마하고 평탄화하여, 실리콘 산화막으로 이루어지고 표면이 평탄화된 층간 절연막(26)을 형성한다. Subsequently, the surface of this silicon oxide film is polished and planarized by, for example, CMP (CHEMICAL MECHANICAL POLISHING) method to form an interlayer insulating film 26 made of a silicon oxide film and having a flat surface.

계속해서, 층간 절연막(26) 상에, 예컨대 플라즈마 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 50 nm의 실리콘 질화막(SiN)을 퇴적하여, 실리콘 질화막의 스토퍼막(28)을 형성한다. 스토퍼막(28)은, 후술하는 공정에 있어서 CMP에 의해 연마할 때의 연마 스토퍼로서, 층간 절연막(38) 등에 배선홈(46)을 형성할 때의 에칭 스토퍼로서, 각각 기능한다. 스토퍼막(28)으로서는, 실리콘 질화막 외에 SiC:H막, SiC:O:H막, SiC:N막 등을 적용할 수 있다. Subsequently, a silicon nitride film (SiN) having a thickness of 50 nm, for example, is deposited on the interlayer insulating film 26 by a plasma CVD method to form a stopper film 28 of the silicon nitride film. The stopper film 28 functions as a polishing stopper when polishing by CMP in a step to be described later, and serves as an etching stopper when the wiring groove 46 is formed in the interlayer insulating film 38 or the like. As the stopper film 28, a SiC: H film, a SiC: O: H film, a SiC: N film, or the like can be used in addition to the silicon nitride film.

계속해서, 포토리소그래피 및 드라이 에칭에 의해, 스토퍼막(28) 및 층간 절연막(26)에, 소스/드레인 영역(22)에 이르는 컨택트홀(30)을 형성한다[도 4의 (b)].Subsequently, contact holes 30 that reach the source / drain regions 22 are formed in the stopper film 28 and the interlayer insulating film 26 by photolithography and dry etching (Fig. 4 (b)).

계속해서, 전면(全面)에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 50 nm의 질화티탄(TiN)막을 퇴적하여, TiN막의 배리어 메탈(32)를 형성한다. Subsequently, a titanium nitride (TiN) film having a thickness of 50 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method to form a barrier metal 32 of the TiN film.

계속해서, 배리어 메탈(32) 상에, 예컨대 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 1 μm의 텅스텐(W)막(34)을 형성한다. Subsequently, a tungsten (W) film 34 having a film thickness of 1 탆, for example, is formed on the barrier metal 32 by, for example, a CVD method.

계속해서, 예컨대 CMP법에 의해, 스토퍼막(28)의 표면이 노출될 때까지 텅스텐막(34) 및 배리어 메탈(32)을 연마하여, 컨택트홀(30) 내에 매립되는 배리어 메탈(32) 및 텅스텐막(34)을 포함하는 컨택트 플러그(35)를 형성한다[도 4의 (c)]. Subsequently, the tungsten film 34 and the barrier metal 32 are polished until the surface of the stopper film 28 is exposed, for example, by the CMP method, and the barrier metal 32 embedded in the contact hole 30 and A contact plug 35 including a tungsten film 34 is formed (FIG. 4C).

계속해서, 컨택트 플러그(35)가 매립된 스토퍼막(28) 상에, 예컨대 플라즈마 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 30 nm의 SiC:O:H막을 퇴적하여, SiC:O:H막의 절연막(36)을 형성한다. 절연막(36)은, SiC막 중에 산소와 수소를 함유한 치밀성이 높은 막이며, 수분 등의 확산을 방지하는 배리어막으로서 기능한다. Subsequently, an SiC: O: H film having a thickness of 30 nm, for example, is deposited on the stopper film 28 in which the contact plug 35 is embedded, for example, by plasma CVD to form an insulating film 36 of the SiC: O: H film. ). The insulating film 36 is a highly dense film containing oxygen and hydrogen in the SiC film, and functions as a barrier film for preventing diffusion of moisture and the like.

계속해서, 절연막(36) 상에, 예컨대 막 두께 160 nm의 다공질 실리카 재료의 층간 절연막(38)을 형성한다[도 5의 (a)]. 층간 절연막(38)의 형성에는, 제1 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서 실리카계의 절연막(102)의 형성에 이용한 여러가지 다공질 실리카 재료 및 성막 방법을 적용할 수 있다. Subsequently, an interlayer insulating film 38 of porous silica material having a thickness of 160 nm, for example, is formed on the insulating film 36 (FIG. 5A). In forming the interlayer insulating film 38, various porous silica materials and a film forming method used for forming the silica-based insulating film 102 in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment can be applied.

계속해서, 층간 절연막(38) 상에, 예컨대 플라즈마 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 30 nm의 실리콘 산화막(SiO2)을 퇴적하여, 실리콘 산화막의 절연막(40)을 형성한다[도 5의 (b)]. Subsequently, a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of 30 nm, for example, is deposited on the interlayer insulating film 38 by a plasma CVD method to form an insulating film 40 of the silicon oxide film (FIG. 5B). )].

계속해서, 포토리소그래피에 의해, 절연막(40) 상에, 배선 폭 100 nm, 스페이스 100 nm의 제1층 배선(51)의 형성 예정 영역을 노출하는 개구부(44)가 형성된 포토레지스트막(42)을 형성한다[도 6의 (a)]. Subsequently, by photolithography, the photoresist film 42 having the opening 44 exposing the region to be formed of the first layer wiring 51 having a wiring width of 100 nm and a space of 100 nm on the insulating film 40 is formed. To form (Fig. 6 (a)).

계속해서, 예컨대 CF4 가스 및 CHF3 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 포토레지스트막(42)을 마스크로 하고 스토퍼막(28)을 스토퍼로 해서, 절연막(40), 층간 절연막(38) 및 절연막(36)을 순차 에칭하여, 절연막(40), 층간 절연막(38) 및 절연막(36)에 배선(51)을 매립하기 위한 배선홈(46)을 형성한다[도 6의 (b)]. 이 드라이 에칭에 의해, 배선홈(46) 내벽에는 Si-OH가 생성된 손상층(112)(도면 중, × 부분)이 형성된다. Subsequently, by dry etching using, for example, CF 4 gas and CHF 3 gas, using the photoresist film 42 as a mask and the stopper film 28 as a stopper, the insulating film 40, the interlayer insulating film 38, and the insulating film Subsequently, 36 is etched to form wiring grooves 46 for filling the wirings 51 in the insulating film 40, the interlayer insulating film 38, and the insulating film 36 (Fig. 6 (b)). By this dry etching, the damage layer 112 (x part in drawing) in which Si-OH was produced is formed in the inner wall of the wiring groove 46.

계속해서, 예컨대 산소 플라즈마를 이용한 애싱에 의해, 포토레지스트막(42)을 제거한다. 또, 배선홈(46)을 형성할 때의 드라이 에칭에 있어서, 배선홈(46) 내벽에 측벽 퇴적물이 형성되어 있는 경우에는, 이 애싱 공정에서 동시에 제거할 수 있다. Subsequently, the photoresist film 42 is removed by ashing using, for example, an oxygen plasma. Moreover, in the dry etching at the time of forming the wiring groove 46, when the side wall deposit is formed in the inner wall of the wiring groove 46, it can remove simultaneously in this ashing process.

계속해서, 실란 화합물, 예컨대 헥사메틸디실라잔을 3 cc 적하하고, 1000 rpm, 60초로 스핀코트한 후, 핫 플레이트로, 예컨대 120℃, 60초의 베이크 처리와, 250℃, 60초의 베이크 처리를 이 순서로 행한다. 이에 따라, 배선홈(46)을 형성할 때의 드라이 에칭에 의해 도입된 손상층 내의 Si-OH가 Si-CH3로 되어, 배선홈(46) 내벽의 손상층(112)이 수복된다[도면 중, 수복층(116)][도 7의 (a)]. Subsequently, 3 cc of a silane compound such as hexamethyldisilazane is added dropwise, spin-coated at 1000 rpm for 60 seconds, and then, for example, a baking treatment at 120 ° C. for 60 seconds and a baking treatment at 250 ° C. for 60 seconds with a hot plate. This is done in this order. As a result, the Si-OH in the damage layer introduced by the dry etching when the wiring groove 46 is formed becomes Si-CH 3 , and the damage layer 112 on the inner wall of the wiring groove 46 is repaired (Fig. The restoring layer 116] (FIG. 7A).

또, 본 실시 형태의 손상 수복 처리에 이용하는 실란 화합물 및 그것을 이용한 처리 방법에는, 제1 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서 절연막(102)의 손상층(112)의 수복 처리에 이용한 여러가지 실란 화합물 및 그것을 이 용한 처리 방법을 적용할 수 있다. Moreover, the silane compound used for the damage repair process of this embodiment and the processing method using the same are the various silanes used for the repair process of the damage layer 112 of the insulating film 102 in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. The compound and the treatment method using the same can be applied.

계속해서, 기판을 질소 분위기 중에서 예컨대 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(예컨대, Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여, 예컨대 파장이 200∼600 nm의 자외선을 예컨대 10분간 조사한다[도 7의 (b)]. 이에 따라, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에 잔존하고 있는 Si-OH가 축합하고 Si-O-Si 결합이 되어, Si-OH에 수분이 흡착되는 것을 방지할 수 있다. Subsequently, in a state where the substrate is heated to 400 ° C. in a nitrogen atmosphere, for example, using a high pressure mercury lamp (eg, UVL-7000H4-N manufactured by Ushio Inc.), ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 600 nm, for example, 10 Irradiate for a minute (FIG. 7 (b)). Thereby, Si-OH which remain | survives after the damage repair process by a silane compound becomes condensed, it becomes Si-O-Si bond, and it can prevent that water adsorb | sucks to Si-OH.

또, Si-OH의 축합 처리에 이용하는 광 조사에는, 제1 실시 형태에 나타낸 여러가지 방법 및 조건을 이용할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태에 나타낸 바와 같이, 광 조사 대신에 전자선 조사를 행하더라도 좋다. 전자선 조사에는, 제1 실시 형태에 나타낸 여러가지 방법 및 조건을 이용할 수 있다. Moreover, the various methods and conditions shown to 1st Embodiment can be used for the light irradiation used for the condensation process of Si-OH. In addition, as shown in the first embodiment, electron beam irradiation may be performed instead of light irradiation. Various methods and conditions shown in the first embodiment can be used for electron beam irradiation.

계속해서, 전면에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 질화탄탈(TaN)막을 퇴적하여, TaN막의 배리어 메탈(48)을 형성한다. 배리어 메탈(48)은, 후술하는 공정에서 형성하는 동 배선으로부터 Cu가 절연막 중에 확산하는 것을 방지하기 위한 것이다. Subsequently, a tantalum nitride (TaN) film having a thickness of 10 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method to form a barrier metal 48 of the TaN film. The barrier metal 48 is for preventing Cu from diffusing into the insulating film from the copper wiring formed in the step described later.

계속해서, 배리어 메탈(48) 상에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 Cu막을 퇴적하여, Cu막의 시드막(도시하지 않음)을 형성한다. Subsequently, a Cu film having a thickness of 10 nm, for example, is deposited on the barrier metal 48 by, for example, a sputtering method to form a seed film (not shown) of the Cu film.

계속해서, 예컨대 전기도금법에 의해, 시드막을 시드로 해서 Cu막을 퇴적하여, 시드층과 합한 총 막 두께가 예컨대 600 nm인 Cu막(50)을 형성한다. Subsequently, for example, by electroplating, a Cu film is deposited using the seed film as a seed to form a Cu film 50 whose total film thickness combined with the seed layer is, for example, 600 nm.

계속해서, CMP법에 의해, 절연막(40) 상의 Cu막(50) 및 배리어 메탈(48)을 연마에 의해 제거하여, 배선홈(46) 내에 매립되는 배리어 메탈(48) 및 Cu막(50)을 포함하는 배선(51)을 형성한다. 또, 이러한 배선(51)의 제조 프로세스는 싱글 다마신법으로 칭해진다. Subsequently, by the CMP method, the Cu film 50 and the barrier metal 48 on the insulating film 40 are removed by polishing, and the barrier metal 48 and the Cu film 50 embedded in the wiring groove 46 are polished. To form a wiring 51 including a. In addition, this manufacturing process of the wiring 51 is called single damascene method.

계속해서, 전면에, 예컨대 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 30 nm의 SiC:O:H막을 퇴적하여, SiC:O:H막의 절연막(52)를 형성한다[도 8의 (a)]. 절연막(52)은, 수분의 확산 및 배선(51)으로부터의 Cu의 확산을 방지하는 배리어막으로서 기능하는 것이다. Subsequently, an SiC: O: H film having a thickness of 30 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a CVD method to form an insulating film 52 of the SiC: O: H film (Fig. 8 (a)). The insulating film 52 functions as a barrier film for preventing diffusion of moisture and diffusion of Cu from the wiring 51.

계속해서, 절연막(52) 상에, 다공질 실리카 재료의 층간 절연막(54)을 형성한다. 다공질 실리카 재료의 층간 절연막(54)의 형성 방법에는, 예컨대 전술한 층간 절연막(38)과 동일한 방법을 적용할 수 있다. 층간 절연막(54)의 막 두께는, 예컨대 180 nm으로 한다. Subsequently, an interlayer insulating film 54 of porous silica material is formed on the insulating film 52. As the method for forming the interlayer insulating film 54 of the porous silica material, for example, the same method as the above-described interlayer insulating film 38 can be applied. The film thickness of the interlayer insulating film 54 is, for example, 180 nm.

계속해서, 층간 절연막(54) 상에, 예컨대 플라즈마 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 30 nm의 SiO2(산화실리콘)막을 퇴적하여, SiO2막의 절연막(56)을 형성한다[도 8의 (b)]. Subsequently, an SiO 2 (silicon oxide) film having a thickness of 30 nm, for example, is deposited on the interlayer insulating film 54 by, for example, plasma CVD to form an insulating film 56 of the SiO 2 film (FIG. 8B). )].

계속해서, 절연막(56) 상에, 다공질 실리카 재료의 층간 절연막(58)을 형성한다. 다공질 실리카 재료의 층간 절연막(58)의 형성 방법에는, 예컨대 전술한 층간 절연막(38)과 동일한 방법을 적용할 수 있다. 층간 절연막(58)의 막 두께는, 예컨대 160 nm으로 한다. Subsequently, an interlayer insulating film 58 of porous silica material is formed on the insulating film 56. As the method for forming the interlayer insulating film 58 of porous silica material, the same method as that of the above-described interlayer insulating film 38 can be applied. The film thickness of the interlayer insulating film 58 is 160 nm, for example.

계속해서, 층간 절연막(58) 상에, 예컨대 플라즈마 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 30 nm의 SiO2(산화실리콘)막을 퇴적하여, SiO2막의 절연막(60)을 형성한다[도 9]. Subsequently, an SiO 2 (silicon oxide) film having a thickness of 30 nm, for example, is deposited on the interlayer insulating film 58 by, for example, plasma CVD to form an insulating film 60 of the SiO 2 film (FIG. 9).

계속해서, 포토리소그래피에 의해, 절연막(60) 상에, 배선(51)에 이르는 비어홀의 형성 예정 영역을 노출하는 개구부(64)가 형성된 포토레지스트막(62)을 형성한다. Subsequently, by photolithography, a photoresist film 62 is formed on the insulating film 60 in which an opening 64 for exposing a region for forming a via hole reaching the wiring 51 is formed.

계속해서, 예컨대 CF4 가스 및 CHF3 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 포토레지스트막(62)을 마스크로 해서, 절연막(60), 층간 절연막(58), 절연막(56), 층간 절연막(54) 및 절연막(52)을 순차 에칭하여, 절연막(60), 층간 절연막(58), 절연막(56), 층간 절연막(54) 및 절연막(52)에 배선(51)에 이르는 비어홀(66)을 형성한다[도 10]. 또, 각 절연막은, 에칭 가스의 조성비나 에칭시의 압력 등을 적절하게 변화시킴으로써, 순차 에칭하는 것이 가능하다. 이 드라이 에칭에 의해, 비어홀(66) 내벽에는, Si-OH가 생성된 손상층(112)(도면 중, × 부분)이 형성된다. Subsequently, by dry etching using, for example, CF 4 gas and CHF 3 gas, using the photoresist film 62 as a mask, the insulating film 60, the interlayer insulating film 58, the insulating film 56, and the interlayer insulating film 54. And the insulating film 52 is sequentially etched to form the via hole 66 that reaches the wiring 51 in the insulating film 60, the interlayer insulating film 58, the insulating film 56, the interlayer insulating film 54, and the insulating film 52. 10. Moreover, each insulating film can be etched one by one by changing the composition ratio of an etching gas, the pressure at the time of an etching, etc. suitably. By this dry etching, the damage layer 112 (x part in drawing) in which Si-OH was produced | generated is formed in the inner wall of the via hole 66. As shown in FIG.

계속해서, 예컨대 애싱에 의해, 포토레지스트막(62)을 제거한다. 또, 비어홀(66)을 형성할 때의 드라이 에칭에 있어서, 비어홀(66) 내벽에 측벽 퇴적물이 형성되어 있는 경우에는, 이 애싱 공정에서 동시에 제거할 수 있다. Subsequently, the photoresist film 62 is removed by, for example, ashing. In the dry etching at the time of forming the via hole 66, when sidewall deposits are formed on the inner wall of the via hole 66, the ashing process can be simultaneously removed.

계속해서, 포토리소그래피에 의해, 비어홀(66)이 개구된 절연막(60) 상에, 제2층 배선(77b)의 형성 예정 영역을 노출하는 개구부(70)가 형성된 포토레지스트막(68)을 형성한다. Subsequently, a photoresist film 68 having an opening 70 exposing the region to be formed of the second layer wiring 77b is formed on the insulating film 60 having the via hole 66 opened by photolithography. do.

계속해서, 예컨대 CF4 가스 및 CHF3 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 포토레지스트막(68)을 마스크로 해서 절연막(60), 층간 절연막(58) 및 절연막(56)을 순차 에칭하여, 절연막(60), 층간 절연막(58) 및 절연막(56)에 배선(77b)을 매립하기 위한 배선홈(72)을 형성한다[도 11]. 배선홈(72)은 비어홀(66)과 연결된 상태가 된다. 이 드라이 에칭에 의해, 배선홈(72) 내벽에는, Si-OH가 생성된 손상층(112)(도면 중, × 부분)이 형성된다. Subsequently, by dry etching using, for example, a CF 4 gas and a CHF 3 gas, the insulating film 60, the interlayer insulating film 58, and the insulating film 56 are sequentially etched using the photoresist film 68 as a mask. 60, wiring grooves 72 for filling the wiring 77b are formed in the interlayer insulating film 58 and the insulating film 56 (Fig. 11). The wiring groove 72 is connected to the via hole 66. By this dry etching, the damage layer 112 (x part in drawing) in which Si-OH was produced | generated is formed in the inner wall of the wiring groove 72. As shown in FIG.

계속해서, 예컨대 애싱에 의해, 포토레지스트막(68)을 제거한다. 또, 배선홈(72)을 형성할 때의 드라이 에칭에 있어서, 배선홈(72) 내벽에 측벽 퇴적물이 형성되어 있는 경우에는, 이 애싱 공정에서 동시에 제거할 수 있다. Subsequently, the photoresist film 68 is removed by, for example, ashing. Moreover, in the dry etching at the time of forming the wiring groove 72, when the side wall deposit is formed in the inner wall of the wiring groove 72, it can remove simultaneously in this ashing process.

계속해서, 실란 화합물, 예컨대 헥사메틸디실라잔을 3 cc 적하하고, 1000 rpm, 60초로 스핀코트한 후, 핫 플레이트로, 예컨대 120℃, 60초의 베이크 처리와, 250℃, 60초의 베이크 처리를 이 순서로 행한다. 이에 따라, 비어홀(66) 및 배선홈(72)을 형성할 때의 드라이 에칭에 의해 도입된 손상층 내의 Si-OH가 Si-CH3로 되어, 비어홀(66) 및 배선홈(72) 내벽의 손상층(112)이 수복된다[도면 중, 수복층(116)][도 12]. Subsequently, 3 cc of a silane compound such as hexamethyldisilazane is added dropwise, spin-coated at 1000 rpm for 60 seconds, and then, for example, a baking treatment at 120 ° C. for 60 seconds and a baking treatment at 250 ° C. for 60 seconds with a hot plate. This is done in this order. As a result, the Si-OH in the damaged layer introduced by the dry etching when the via hole 66 and the wiring groove 72 is formed becomes Si-CH 3 , and the inner wall of the via hole 66 and the wiring groove 72 is formed. The damage layer 112 is repaired (recovery layer 116 in the figure) [FIG. 12].

또, 본 실시 형태의 손상 수복 처리에 이용하는 실란 화합물 및 그것을 이용한 처리 방법에는, 제1 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서 절연막의 손상층의 수복 처리에 이용한 여러가지 실란 화합물 및 그것을 이용한 처리 방법을 적용할 수 있다. Moreover, the silane compound used for the damage repair process of this embodiment and the processing method using the same are the various silane compounds used for the repair process of the damage layer of an insulating film in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st embodiment, and the processing method using the same. Can be applied.

계속해서, 기판을 질소 분위기 중에서 예컨대 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(예컨대, Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여, 예컨대 파장이 200∼600 nm의 자외선을, 예컨대 10분간 조사한다[도 13]. 이에 따라, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에 잔존하고 있는 Si-OH가 축합하고 Si-O-Si 결합이 되어, Si-OH에 수분이 흡착되는 것을 방지할 수 있다. Subsequently, in a state where the substrate is heated to 400 DEG C in a nitrogen atmosphere, for example, using a high pressure mercury lamp (e.g., UVL-7000H4-N manufactured by Ushio Inc.), for example, ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 600 nm, for example, Irradiate for 10 minutes [FIG. 13]. Thereby, Si-OH which remain | survives after the damage repair process by a silane compound becomes condensed, it becomes Si-O-Si bond, and it can prevent that water adsorb | sucks to Si-OH.

또, Si-OH의 축합 처리에 이용하는 광 조사에는, 제1 실시 형태에 나타낸 여러가지 방법 및 조건을 이용할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태에 나타낸 바와 같이, 광 조사 대신에 전자선 조사를 행하더라도 좋다. 전자선 조사에는, 제1 실시 형태에 나타낸 여러가지 방법 및 조건을 이용할 수 있다. Moreover, the various methods and conditions shown to 1st Embodiment can be used for the light irradiation used for the condensation process of Si-OH. In addition, as shown in the first embodiment, electron beam irradiation may be performed instead of light irradiation. Various methods and conditions shown in the first embodiment can be used for electron beam irradiation.

계속해서, 전면에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 TaN막을 퇴적하여, TaN막의 배리어 메탈(74)을 형성한다. 배리어 메탈(74)은, 후술하는 공정에서 형성하는 동 배선으로부터 Cu가 절연막 중에 확산하는 것을 방지하기 위한 것이다. Subsequently, a TaN film having a thickness of 10 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method to form a barrier metal 74 of the TaN film. The barrier metal 74 is for preventing Cu from diffusing into the insulating film from the copper wiring formed in the step described later.

계속해서, 배리어 메탈(74) 상에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 Cu막을 퇴적하여, Cu막의 시드막(도시하지 않음)을 형성한다. Subsequently, a Cu film having a film thickness of 10 nm, for example, is deposited on the barrier metal 74 by a sputtering method to form a seed film (not shown) of the Cu film.

계속해서, 예컨대 전기도금법에 의해, 시드막을 시드로 해서 Cu막을 퇴적하여, 시드층과 합한 총 막 두께가 예컨대 1400 nm인 Cu막(76)을 형성한다. Subsequently, for example, by electroplating, a Cu film is deposited using the seed film as a seed to form a Cu film 76 having a total film thickness combined with the seed layer, for example, 1400 nm.

계속해서, CMP법에 의해, 절연막(60) 상의 Cu막(76) 및 배리어 메탈(74)을 연마에 의해 제거하여, 비어홀(66) 내에 매립되는 배리어 메탈(74) 및 Cu막(76)을 포함하는 컨택트 플러그(77a)와, 배선홈(72) 내에 매립되는 배리어 메탈(74) 및 Cu막(76)을 포함하는 배선(77b)을 일체로 일괄해서 형성한다. 또, 이와 같이 컨택트 플러그(77a)와 배선(77b)을 일괄해서 형성하는 제조 프로세스는 듀얼 다마신법으로 칭해진다. Subsequently, the Cu film 76 and the barrier metal 74 on the insulating film 60 are removed by polishing by the CMP method to remove the barrier metal 74 and the Cu film 76 embedded in the via hole 66. The contact plug 77a to be included and the wiring 77b including the barrier metal 74 and the Cu film 76 embedded in the wiring groove 72 are integrally formed. In addition, the manufacturing process which collectively forms the contact plug 77a and the wiring 77b is called the dual damascene method.

계속해서, 전면에, 예컨대 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 30 nm의 SiC:O:H막을 퇴적하여, SiC:O:H막의 절연막(78)을 형성한다[도 14]. 절연막(78)은 수분의 확산 및 배선(77b)으로부터의 Cu의 확산을 방지하는 배리어막으로서 기능하는 것이다. Subsequently, a SiC: O: H film having a thickness of 30 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a CVD method to form an insulating film 78 of the SiC: O: H film (Fig. 14). The insulating film 78 functions as a barrier film for preventing diffusion of moisture and diffusion of Cu from the wiring 77b.

그 후, 필요에 따라 상기와 동일한 공정을 적절하게 반복하고 도시하지 않는 제3층 배선 등을 형성하여, 본 실시 형태에 의한 반도체 장치를 완성한다. Thereafter, if necessary, the same steps as described above are appropriately repeated to form a third layer wiring (not shown), and the semiconductor device according to the present embodiment is completed.

이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 드라이 에칭시의 가공 손상에 의한 절연막의 유전율 증가를 회복시키며, 대기 방치에 의한 유전율 증가를 방지할 수 있다. 이에 따라, 저유전율로 신뢰성이 높은 절연막을 얻을 수 있다. 또한, 이 절연막을 예컨대 다층 배선 구조의 층간 절연막에 적용함으로써, 반도체 장치의 응답 속도를 고속화할 수 있다. As described above, according to the present embodiment, an increase in dielectric constant of the insulating film due to processing damage during dry etching can be restored, and an increase in dielectric constant due to air standing can be prevented. As a result, an insulating film having high reliability at low dielectric constant can be obtained. In addition, by applying the insulating film to, for example, an interlayer insulating film of a multilayer wiring structure, the response speed of the semiconductor device can be increased.

[제3 실시 형태][Third Embodiment]

본 발명의 제3 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 대해 도 15 및 도 16의 (a)∼(d)를 이용하여 설명한다. The manufacturing method of the semiconductor device by 3rd Embodiment of this invention is demonstrated using FIGS. 15 and 16 (a)-(d).

도 15는 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도, 도 16의 (a)∼(d)는 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다. 15 is a flowchart showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, and FIGS. 16A to 16D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법은, 도 15에 나타낸 바와 같이, 실리카계 절연막을 퇴적하는 단계(단계 S31)와, 실리카계 절연막을 연마하는 단계(단계 S32)와, 실란 화합물에 의해 드라이 에칭의 손상을 수복하는 단계(단계 S33)와, 광 조사 또는 전자선 조사에 의해 Si-OH를 축합 처리하는 단계(단계 S34)를 갖고 있다. As shown in Fig. 15, the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment includes the steps of depositing a silica-based insulating film (step S31), polishing the silica-based insulating film (step S32), and drying the silane compound. It has a step (step S33) of repairing damage of etching, and a step (step S34) of condensation treatment of Si-OH by light irradiation or electron beam irradiation.

이하, 각 단계에 대해, 도 16의 (a)∼(d)를 이용하여 상세히 설명한다. Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIGS. 16A to 16D.

우선, 기초 기판(200) 상에, 실리카계의 절연막(202)을 형성한다(단계 S31)[도 16의 (a)]. 또, 기초 기판(200)은, 실리콘 기판 등의 반도체 기판 그 자체뿐만 아니라, MIS 트랜지스터, 그 밖의 소자나 1층 또는 2층 이상의 배선층이 형성된 반도체 기판도 포함하는 것이다. First, a silica-based insulating film 202 is formed on the base substrate 200 (step S31) (FIG. 16A). The base substrate 200 includes not only a semiconductor substrate such as a silicon substrate but also a semiconductor substrate on which MIS transistors, other elements, or one or more wiring layers are formed.

실리카계의 절연막(202)으로서는, 제1 실시 형태의 실리카계 절연막(102)과 동일한 재료를 적용할 수 있다. 성막 방법에 대해서도 제1 실시 형태의 경우와 동일하다. As the silica-based insulating film 202, the same material as that of the silica-based insulating film 102 of the first embodiment can be applied. The film formation method is also the same as in the first embodiment.

계속해서, 절연막(202)의 표면을, 예컨대 화학적 기계적 연마(CMP)법에 의해, 소정의 막 두께까지 연마한다. 이 때, 연마한 절연막(202)의 표면에는, 연마에 따르는 손상이 도입된 손상층(204)이 형성된다[도 16의 (b)]. Subsequently, the surface of the insulating film 202 is polished to a predetermined film thickness by, for example, chemical mechanical polishing (CMP). At this time, the damage layer 204 into which damage resulting from polishing is introduced is formed on the surface of the polished insulating film 202 (Fig. 16 (b)).

또, 연마에 따르는 손상이란, 주로 CMP시에 이용하는 산·알칼리의 약액에 의한 손상이다. 산·알칼리의 약액에 의해 절연막 중에 도입되는 손상에 의해서도, 제1 및 제2 실시 형태의 드라이 에칭의 경우와 동일하게 Si-OH 결합이 생성되게 된다.In addition, the damage by grinding | polishing is the damage by the chemical liquid of the acid and alkali used mainly at the time of CMP. The damage introduced into the insulating film by the acid and alkali chemicals also generates Si-OH bonds in the same manner as in the dry etching of the first and second embodiments.

계속해서, 실란 화합물을 이용하여, 절연막(202)을 연마할 때에 도입된 손상을 수복하는 처리를 행한다(단계 S33). 이 처리에 의해, 절연막(202)의 표면의 손 상층(204)의 손상이 수복된다[도면 중, 수복층(206)][도 16의 (c)]. Subsequently, using the silane compound, a process of repairing damage introduced when polishing the insulating film 202 is performed (step S33). By this treatment, damage to the damaged layer 204 on the surface of the insulating film 202 is repaired (recovery layer 206 in the figure) (FIG. 16C).

이 처리는, 구체적으로, 연마시의 손상에 의해 생성된 Si-OH와 실란 화합물을 반응시키기 위한 것이다. Si-OH와 실란 화합물을 반응시킬 수 있는 처리라면 특별히 한정되는 것이 아니며, 바람직하게는 스핀코트법, 실란 화합물의 상기 처리를 상압 또는 진공 중에서 수행하는 베이퍼(vapor)법 등을 적용할 수 있다. 이들 중, 표면 장력의 영향을 쉽게 받지 않는 베이퍼법이 보다 바람직하다. Specifically, this treatment is for reacting the silane compound with Si-OH generated by the damage during polishing. If it is the process which can make Si-OH react with a silane compound, it will not specifically limit, Preferably, the spin coat method, the vapor deposition method which performs the said process of a silane compound in normal pressure or a vacuum, etc. can be applied. Among these, the vapor method which is not easily influenced by surface tension is more preferable.

베이퍼법에서는, 실란 화합물을 절연막(202) 내로 확산시킬 목적으로 그리고 수복 부분을 보다 강고히 하기 위해, 기판 온도를 50∼350℃로 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 스핀코트법에서는, 스핀코터에 의해 상온에서 처리하지만, 수복 부분을 보다 강고히 하기 위해, 스핀코트 후에 베이크 처리하더라도 좋다. 이 경우, 50∼350℃의 범위에서, 단일 또는 복수의 온도로 베이크를 행하는 것이 바람직하다. In the vapor deposition method, it is preferable to heat the substrate temperature to 50 to 350 ° C. for the purpose of diffusing the silane compound into the insulating film 202 and to further strengthen the repaired portion. In the spin coat method, the spin coater is used at room temperature, but may be baked after the spin coat in order to further strengthen the repair portion. In this case, it is preferable to bake at a single or plural temperatures in the range of 50 to 350 ° C.

처리 온도는, 50∼350℃의 온도 범위에서, 실란 화합물의 종류 등에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 처리 온도의 상한은, 주로 실란 화합물의 비점에 의해 규정되고, 실란 화합물의 비점 이하의 온도로 한다. 처리 온도의 하한을 50℃로 하는 것은, 그 미만의 온도에서는 실란 화합물에 의해 손상을 수복하는 효과가 충분히 얻어지지 않기 때문이다. It is preferable to select process temperature suitably according to the kind of silane compound, etc. in the temperature range of 50-350 degreeC. The upper limit of the treatment temperature is mainly defined by the boiling point of the silane compound, and is set to a temperature below the boiling point of the silane compound. The lower limit of the treatment temperature is 50 ° C because the effect of repairing damage by the silane compound is not sufficiently obtained at a temperature below that.

손상 수복 처리에 적용 가능한 실란 화합물로서는, 드라이 에칭시의 손상에 의해 생성된 Si-OH와 반응하는 관능기를 포함하고 있으면 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 디메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔, 헥사메틸디실라잔 등의 실라잔 화합 물, 비스(트리메틸실릴) 아세트아미드, 비스(트리에틸실릴) 아세트아미드 등의 실릴아미드 화합물, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸메톡시실란, 디메틸에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 디에틸메톡시실란, 디에틸에톡시실란, 트리에틸메톡시실란, 트리에틸에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 디프로필메톡시실란, 디프로필에톡시실란, 트리프로필메톡시실란, 트리프로필에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디페닐메톡시실란, 디페닐에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 페닐메틸메톡시실란, 페닐메틸에톡시실란, 디메틸페닐메톡시실란, 디메틸페닐에톡시실란, 디페닐메틸메톡시실란, 디페닐메틸에톡시실란 등의 알콕시실란 화합물, 트리아세톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸아세톡시실란, 트리메틸아세톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 디에틸아세톡시실란, 트리에틸아세톡시실란, 디프로필아세톡시실란, 트리프로필아세톡시실란, 페닐트리아세톡시실란, 디페닐아세톡시실란, 트리페닐아세톡시실란, 페닐메틸아세톡시실란, 디메틸페닐아세톡시실란, 디페닐메틸아세톡시실란 등의 아세톡시실란 화합물 등을 적용할 수 있다. The silane compound applicable to the damage repair treatment is not particularly limited as long as it contains a functional group that reacts with Si-OH generated by damage during dry etching. For example, dimethyldisilazane, tetramethyldisilazane, hexamethyldi Silazane compounds such as silazane, silylamide compounds such as bis (trimethylsilyl) acetamide, bis (triethylsilyl) acetamide, trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltrie Methoxysilane, dimethylmethoxysilane, dimethylethoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, diethylmethoxysilane, diethylethoxysilane, triethylmethoxy Methoxysilane, triethylethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, dipropylmethoxysilane, dipropylethoxysilane, tripropylmethoxysilane, trip Into the ethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, diphenylmethoxysilane, diphenylethoxysilane, triphenylmethoxysilane, triphenylethoxysilane, phenylmethylmethoxysilane, phenylmethyl Alkoxysilane compounds such as oxysilane, dimethylphenylmethoxysilane, dimethylphenylethoxysilane, diphenylmethylmethoxysilane, diphenylmethylethoxysilane, triacetoxysilane, triethoxysilane, methyltriethoxysilane, Dimethylacetoxysilane, trimethylacetoxysilane, ethyltriethoxysilane, diethylacetoxysilane, triethylacetoxysilane, dipropylacetoxysilane, tripropylacetoxysilane, phenyltriacetoxysilane, diphenylacetoxy Acetoxysilane compounds, such as silane, triphenyl acetoxysilane, phenylmethyl acetoxysilane, dimethylphenyl acetoxysilane, and diphenylmethyl acetoxysilane, etc. are applicable.

전술한 손상 수복 처리에 의해, 손상층(204) 내의 Si-OH가 Si-CH3로 되어, 소수성을 높일 수 있다. 그러나, 상기 실란 화합물의 분자 질량이 큰 것이 입체 장애가 되어, Si-OH 전부를 Si-CH3로 전환하는 것이 곤란하다. 이 결과, 이대로의 상태에서 대기 방치하면 Si-OH에 서서히 수분이 흡착되어, 절연막(202)의 유전율 상 승을 야기한다. By the restoration processing described above damage, Si-OH in the damaged layer 204 is a Si-CH 3, it is possible to increase the hydrophobicity. However, a large molecular mass of the silane compound becomes a steric hindrance, and it is difficult to convert all of Si-OH into Si-CH 3 . As a result, when the air is left in this state, moisture is gradually adsorbed to Si-OH, causing an increase in dielectric constant of the insulating film 202.

그래서, 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서는, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에, 잔존하고 있는 Si-OH를 축합(탈수 축합)하여 Si-O-Si 결합을 형성함으로써, Si-OH에 수분이 흡착되는 것을 방지한다(단계 S15). Si-OH의 축합 처리는, 기판을 30∼400℃로 가열하면서 광 조사 또는 전자선 조사 처리를 행함으로써, 실현할 수 있다[도 16의 (d)]. Therefore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, after damage repair treatment by a silane compound, the remaining Si-OH is condensed (dehydrated condensation) to form Si-O-Si bonds, thereby forming a Si-OH bond. Moisture is prevented from adsorbing (step S15). The condensation treatment of Si-OH can be realized by performing light irradiation or electron beam irradiation treatment while heating the substrate at 30 to 400 ° C. (FIG. 16 (d)).

광 조사에 의한 축합 처리에서는, 파장 170∼700 nm의 광을 조사할 수 있으면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 엑시머 램프, 수은 램프, 메탈할라이드 램프 등을 적용할 수 있다. 광 조사시의 기판 온도는 30∼400℃가 바람직하다. Condensation treatment by light irradiation is not particularly limited as long as light having a wavelength of 170 to 700 nm can be irradiated, and for example, an excimer lamp, a mercury lamp, a metal halide lamp and the like can be applied. As for the board | substrate temperature at the time of light irradiation, 30-400 degreeC is preferable.

분위기는, 산소 농도를 150 ppm 이하로 하는 것이 바람직하고, 질소, 헬륨(He) 혹은 아르곤, 또는 이들 중 복수의 가스 속, 혹은 진공 속을 적용할 수 있다. 진공 중(감압하)에서 행하는 경우, 질소, 헬륨 혹은 아르곤, 또는 이들 중 복수의 가스를, 매스 플로우 미터 등을 사용하여 진공 챔버 내의 압력이 소정 압력이 되도록 제어하면서 도입하여도 좋다. As for the atmosphere, the oxygen concentration is preferably set to 150 ppm or less, and nitrogen, helium (He) or argon, or a plurality of gases or vacuum in these can be applied. When performing in vacuum (decompression), nitrogen, helium or argon, or a plurality of these gases may be introduced while controlling the pressure in the vacuum chamber to be a predetermined pressure using a mass flow meter or the like.

전자선 조사에 의한 축합 처리에서는, 진공 중에서 가속 전압이 1∼15 kV의 전자선을 조사하는 것이 바람직하다. 가속 전압이 1 kV 미만에서는 충분한 효과를 기대할 수 없고, 가속 전압이 15 kV보다 높으면 절연막에 손상을 줄 우려가 있기 때문이다. In the condensation process by electron beam irradiation, it is preferable to irradiate an electron beam with an acceleration voltage of 1-15 kV in vacuum. This is because if the acceleration voltage is less than 1 kV, a sufficient effect cannot be expected, and if the acceleration voltage is higher than 15 kV, the insulating film may be damaged.

광 조사 또는 전자선 조사시의 처리 온도는, 30∼400℃의 온도 범위에서, 실리카계 절연막의 종류 등에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 처리 온도의 상한은, 주로 절연막을 형성하는 실리카계 절연막의 내열 온도에 의해 규정되고, 실리카계 절연막의 내열 온도 미만의 온도로 한다. 처리 온도의 하한을 30℃로 하는 것은, 그 미만의 온도에서는 축합 반응이 충분히 생기지 않기 때문이다. It is preferable to select the process temperature at the time of light irradiation or electron beam irradiation suitably according to the kind of silica type insulating film, etc. in the temperature range of 30-400 degreeC. The upper limit of the processing temperature is mainly defined by the heat resistant temperature of the silica-based insulating film forming the insulating film, and is set to a temperature below the heat-resistant temperature of the silica-based insulating film. The lower limit of the processing temperature is 30 ° C. because the condensation reaction does not occur sufficiently at a temperature below that.

이와 같이 하여, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에 Si-OH의 축합 처리를 행함으로써, 절연막의 흡습성을 대폭 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 대기 방치에 따른 수분의 흡착이 대폭 저감되어, 수분의 흡착에 의해 유전율이 상승하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. In this manner, by performing condensation treatment of Si-OH after the damage repair treatment with the silane compound, the hygroscopicity of the insulating film can be greatly reduced. As a result, the adsorption of moisture due to the air standing is greatly reduced, and it is possible to effectively prevent the dielectric constant from rising due to the adsorption of moisture.

이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 연마에 의해 도입된 손상에 의한 절연막의 유전율 증가를 회복시키며, 대기 방치에 의한 유전율 증가를 방지할 수 있다. As described above, according to the present embodiment, an increase in the dielectric constant of the insulating film due to damage introduced by polishing can be restored, and an increase in the dielectric constant due to air standing can be prevented.

[제4 실시 형태][4th Embodiment]

본 발명의 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 대해 도 17의 (a), 도 17의 (b), 도 18의 (a), 도 18의 (b) 및 도 19 내지 도 21을 이용하여 설명한다. 또, 도 1 내지 도 16에 나타내는 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하거나 간결하게 한다. A manufacturing method of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 17A, 17B, 18A, 18B, and 19-21. It demonstrates using. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the manufacturing method of the semiconductor device by 1st Embodiment-3rd Embodiment shown in FIGS. 1-16, and description is abbreviate | omitted or concise.

도 17 내지 도 21은 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다. 17-21 is process sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device by this embodiment.

본 실시 형태에서는, 제3 실시 형태의 제조 방법을, 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 적용한 예를 설명한다. In this embodiment, an example in which the manufacturing method of the third embodiment is applied to the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment will be described.

우선, 예컨대 도 4의 (a) 내지 도 5의 (b)에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 반도체 기판(10) 상에, 소자 분리막(12), MOS 트랜지스터(24), 층간 절연막(26), 스토퍼막, 컨택트 플러그(35), 절연막(36), 층간 절연막(38) 및 절연막(40)을 형성한다[도 17의 (a)]. First, for example, in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 4A to 5B, the device isolation film 12 and the MOS transistor are formed on the semiconductor substrate 10. (24), the interlayer insulating film 26, the stopper film, the contact plug 35, the insulating film 36, the interlayer insulating film 38, and the insulating film 40 are formed (FIG. 17A).

계속해서, 예컨대 도 6의 (a)와 (b)에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 절연막(40), 층간 절연막 및 절연막(36)에 배선(51)을 매립하기 위한 배선홈(46)을 형성한다. Subsequently, for example, the wiring 51 is provided on the insulating film 40, the interlayer insulating film and the insulating film 36 in the same manner as in the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 6A and 6B. Wiring grooves 46 for filling are formed.

계속해서, 예컨대 도 7의 (a)와 (b)에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 실란 화합물에 의한 처리 및 자외선 조사를 행하여, 배선홈(46)을 형성할 때의 드라이 에칭에 의해 도입된 손상층을 수복한다[도면 중, 수복층(116)][도 17의 (b)]. Subsequently, for example, the wiring groove 46 is formed by performing a treatment with a silane compound and irradiating with ultraviolet rays in the same manner as in the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 7A and 7B. The damaged layer introduced by dry etching at the time of repair is repaired (recovery layer 116 in the figure) (FIG. 17B).

계속해서, 전면에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 50 nm의 질화티탄(TiN)막을 퇴적하여, TiN막의 배리어 메탈(48)을 형성한다. Subsequently, a titanium nitride (TiN) film having a thickness of 50 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method to form a barrier metal 48 of the TiN film.

계속해서, 배리어 메탈(48) 상에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 Cu막을 퇴적하여, Cu막의 시드막(도시하지 않음)을 형성한다. Subsequently, a Cu film having a thickness of 10 nm, for example, is deposited on the barrier metal 48 by, for example, a sputtering method to form a seed film (not shown) of the Cu film.

계속해서, 예컨대 전기도금법에 의해, 시드막을 시드로 해서 Cu막을 퇴적하여, 시드층과 합한 총 막 두께가 예컨대 600 nm인 Cu막(50)을 형성한다. Subsequently, for example, by electroplating, a Cu film is deposited using the seed film as a seed to form a Cu film 50 whose total film thickness combined with the seed layer is, for example, 600 nm.

계속해서, CMP법에 의해, 절연막(40) 상의 Cu막(50) 및 배리어 메탈(48)을 연마에 의해 제거하여, 배선홈(46) 내에 매립되는 배리어 메탈(48) 및 Cu막(50)을 포함하는 배선(51)을 형성한다. CMP에 이용하는 슬러리는, 배선(51)의 재료나 절연막(40)의 재료 등에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 이 연마 공정에 의 해, 절연막(40) 내에는, Si-OH가 생성된 손상층이 형성된다. Subsequently, by the CMP method, the Cu film 50 and the barrier metal 48 on the insulating film 40 are removed by polishing, and the barrier metal 48 and the Cu film 50 embedded in the wiring groove 46 are polished. To form a wiring 51 including a. It is preferable to select the slurry used for CMP suitably according to the material of the wiring 51, the material of the insulating film 40, etc. By this polishing step, a damage layer in which Si-OH is formed is formed in the insulating film 40.

또, 배선(51)을 형성하는 공정에서는, 연마시에 이용하는 산·알칼리의 약액이 절연막(40)에 작용하여, 막 중에 Si-OH 결합을 형성한다. 본원 명세서에서는, 절연막에 어떠한 물리적·화학적인 작용을 끼치는 공정을, 절연막을 가공하는 공정이라고 표현한다. 즉, 절연막을 가공하는 공정에는, 드라이 에칭 등에 의해 절연막을 패터닝하는 공정, 연마에 의해 절연막 상의 도전막을 제거하는 공정, 절연막의 일부를 연마에 의해 제거하는 공정 등이 포함된다. In the step of forming the wiring 51, an acid and alkali chemical used for polishing acts on the insulating film 40 to form a Si-OH bond in the film. In this specification, the process which has a physical and chemical effect | action to an insulating film is expressed as the process of processing an insulating film. That is, the process of processing the insulating film includes a step of patterning the insulating film by dry etching, a step of removing the conductive film on the insulating film by polishing, a step of removing a part of the insulating film by polishing, and the like.

계속해서, 실란 화합물, 예컨대 헥사메틸디실라잔을 3 cc 적하하고, 1000 rpm, 60초로 스핀코트한 후, 핫 플레이트로, 예컨대 120℃, 60초의 베이크 처리와, 250℃, 60초의 베이크 처리를 이 순서로 행한다. 이에 따라, 배선(51)을 형성할 때의 연마에 의해 도입된 절연막(40) 내의 Si-OH가 Si-CH3로 되어, 절연막(40)의 손상이 수복된다. Subsequently, 3 cc of a silane compound such as hexamethyldisilazane is added dropwise, spin-coated at 1000 rpm for 60 seconds, and then, for example, a baking treatment at 120 ° C. for 60 seconds and a baking treatment at 250 ° C. for 60 seconds with a hot plate. This is done in this order. As a result, the Si-OH in the insulating film 40 introduced by the polishing at the time of forming the wiring 51 becomes Si-CH 3 , and the damage of the insulating film 40 is repaired.

또, 본 실시 형태의 손상 수복 처리에 이용하는 실란 화합물 및 그것을 이용한 처리 방법에는, 제3 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서 절연막(202)의 손상층(204)의 수복 처리에 이용한 여러가지 실란 화합물 및 그것을 이용한 처리 방법을 적용할 수 있다. Moreover, the silane compound used for the damage repair process of this embodiment and the processing method using the same are various silanes used for the repair process of the damage layer 204 of the insulating film 202 in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 3rd embodiment. The compound and the treatment method using the same can be applied.

계속해서, 기판을 질소 분위기 중에서 예컨대 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(예컨대, Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여, 예컨대 파장이 200∼600 nm의 자외선을, 예컨대 10분간 조사한다[도 18의 (a)]. 이에 따라, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에 잔존하고 있는 Si-OH가 축합하고 Si-O-Si 결합이 되어, Si-OH에 수분이 흡착되는 것을 방지할 수 있다. Subsequently, in a state where the substrate is heated to 400 DEG C in a nitrogen atmosphere, for example, using a high pressure mercury lamp (e.g., UVL-7000H4-N manufactured by Ushio Inc.), for example, ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 600 nm, for example, Irradiate for 10 minutes (FIG. 18 (a)). Thereby, Si-OH which remain | survives after the damage repair process by a silane compound becomes condensed, it becomes Si-O-Si bond, and it can prevent that water adsorb | sucks to Si-OH.

또, Si-OH의 축합 처리에 이용하는 광 조사에는, 제3 실시 형태에 나타낸 여러가지 방법 및 조건을 이용할 수 있다. 또한, 제3 실시 형태에 나타낸 바와 같이, 광 조사 대신에 전자선 조사를 행하더라도 좋다. 전자선 조사에는, 제3 실시 형태에 나타낸 여러가지 방법 및 조건을 이용할 수 있다. Moreover, the various methods and conditions shown in 3rd Embodiment can be used for the light irradiation used for the condensation process of Si-OH. In addition, as shown in the third embodiment, electron beam irradiation may be performed instead of light irradiation. Various methods and conditions shown in the third embodiment can be used for the electron beam irradiation.

계속해서, 배선(51)이 매립된 절연막(40) 상에, 예컨대 도 8의 (a) 내지 도 9에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 절연막(52), 층간 절연막(54) 및 절연막(60)을 형성한다[도 18의 (b)]. 또, 본 실시 형태에서는 절연막(60)/층간 절연막(54)/절연막(52)의 3층 구조를 이용하고 있지만, 제2 실시 형태의 경우와 동일하게 에칭 스토퍼용의 절연막(56)을 포함하는 구조로 하더라도 좋다. 본 실시 형태의 경우, 층간 절연막(54)으로서는, 예컨대 막 두께 180 nm의 다공질 실리카막을 이용할 수 있다. Subsequently, on the insulating film 40 in which the wiring 51 is embedded, for example, the insulating film 52, in the same manner as in the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. An interlayer insulating film 54 and an insulating film 60 are formed (FIG. 18B). In this embodiment, the three-layer structure of the insulating film 60 / interlayer insulating film 54 / insulating film 52 is used, but the insulating film 56 for an etching stopper is included in the same manner as in the second embodiment. It is good also as a structure. In the case of this embodiment, as the interlayer insulating film 54, for example, a porous silica film having a thickness of 180 nm can be used.

계속해서, 예컨대 도 10 내지 도 11에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 절연막(52) 및 층간 절연막(54)에, 배선(51)에 이르는 비어홀(66)을, 층간 절연막(54) 및 절연막(60)에, 배선(77b)을 매립하기 위한 배선홈(72)을 형성한다. Subsequently, in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 10 to 11, the via hole 66 reaching the wiring 51 is formed in the insulating film 52 and the interlayer insulating film 54. In the interlayer insulating film 54 and the insulating film 60, wiring grooves 72 for filling the wiring 77b are formed.

계속해서, 예컨대 도 12 내지 도 13에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 해서, 실란 화합물에 의한 처리 및 자외선 조사를 행하여, 비어홀(66) 및 배선홈(46)을 형성할 때의 드라이 에칭에 의해 도입된 손상 층을 수복한다[도면 중, 수복층(116)][도 19].Subsequently, for example, the via hole 66 and the wiring groove 46 are formed by performing a treatment with a silane compound and irradiating with ultraviolet rays in the same manner as in the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 12 to 13. The damage layer introduced by the dry etching at the time of repair is repaired (recovery layer 116 in the figure) [FIG. 19].

계속해서, 전면에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 TaN막을 퇴적하여, TaN막의 배리어 메탈(74)을 형성한다. Subsequently, a TaN film having a thickness of 10 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method to form a barrier metal 74 of the TaN film.

계속해서, 배리어 메탈(74) 상에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 Cu막을 퇴적하여, Cu막의 시드막(도시하지 않음)을 형성한다. Subsequently, a Cu film having a film thickness of 10 nm, for example, is deposited on the barrier metal 74 by a sputtering method to form a seed film (not shown) of the Cu film.

계속해서, 예컨대 전기도금법에 의해, 시드막을 시드로 해서 Cu막을 퇴적하여, 시드층과 합한 총 막 두께가 예컨대 1400 nm인 Cu막(76)을 형성한다. Subsequently, for example, by electroplating, a Cu film is deposited using the seed film as a seed to form a Cu film 76 having a total film thickness combined with the seed layer, for example, 1400 nm.

계속해서, CMP법에 의해, 절연막(60) 상의 Cu막(76) 및 배리어 메탈(74)을 연마에 의해 제거하여, 비어홀(66) 내에 매립되는 배리어 메탈(74) 및 Cu막(76)을 포함하는 컨택트 플러그(77a)와, 배선홈(72) 내에 매립되는 배리어 메탈(74) 및 Cu막(76)을 포함하는 배선(77b)을 일체로 일괄해서 형성한다. CMP에 이용하는 슬러리는, 컨택트 플러그(77a) 및 배선(77b)의 재료나 절연막(60)의 재료 등에 따라 적절하게 선택하는 것이 바람직하다. 이 연마 공정에 의해, 절연막(60) 내에는 Si-OH가 생성된 손상층이 형성된다. Subsequently, the Cu film 76 and the barrier metal 74 on the insulating film 60 are removed by polishing by the CMP method to remove the barrier metal 74 and the Cu film 76 embedded in the via hole 66. The contact plug 77a to be included and the wiring 77b including the barrier metal 74 and the Cu film 76 embedded in the wiring groove 72 are integrally formed. It is preferable to select the slurry used for CMP suitably according to the material of the contact plug 77a and the wiring 77b, the material of the insulating film 60, etc. By this polishing step, a damage layer in which Si-OH is formed is formed in the insulating film 60.

계속해서, 실란 화합물, 예컨대 헥사메틸디실라잔을 3 cc 적하하고, 1000 rpm, 60초로 스핀코트한 후, 핫 플레이트로, 예컨대 120℃, 60초의 베이크 처리와, 250℃, 60초의 베이크 처리를 이 순서로 행한다. 이에 따라, 컨택트 플러그(77a) 및 배선(77b)을 형성할 때의 연마에 의해 도입된 절연막(60) 내의 Si-OH가 Si-CH3가 되어, 절연막(60)의 손상이 수복된다. Subsequently, 3 cc of a silane compound such as hexamethyldisilazane is added dropwise, spin-coated at 1000 rpm for 60 seconds, and then, for example, a baking treatment at 120 ° C. for 60 seconds and a baking treatment at 250 ° C. for 60 seconds with a hot plate. This is done in this order. As a result, the Si-OH in the insulating film 60 introduced by polishing at the time of forming the contact plug 77a and the wiring 77b becomes Si-CH 3 , so that damage to the insulating film 60 is repaired.

또, 본 실시 형태의 손상 수복 처리에 이용하는 실란 화합물 및 그것을 이용한 처리 방법에는, 제3 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서 절연막(202)의 손상층(204)의 수복 처리에 이용한 여러가지 실란 화합물 및 그것을 이용한 처리 방법을 적용할 수 있다. Moreover, the silane compound used for the damage repair process of this embodiment and the processing method using the same are various silanes used for the repair process of the damage layer 204 of the insulating film 202 in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 3rd embodiment. The compound and the treatment method using the same can be applied.

계속해서, 기판을 질소 분위기 중에서 예컨대 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(예컨대, Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여, 예컨대 파장이 200∼600 nm의 자외선을, 예컨대 10분간 조사한다[도 20]. 이에 따라, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에 잔존하고 있는 Si-OH가 축합하고 Si-O-Si 결합이 되어, Si-OH에 수분이 흡착되는 것을 방지할 수 있다. Subsequently, in a state where the substrate is heated to 400 DEG C in a nitrogen atmosphere, for example, using a high pressure mercury lamp (e.g., UVL-7000H4-N manufactured by Ushio Inc.), for example, ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 600 nm, for example, Irradiate for 10 minutes [FIG. 20]. Thereby, Si-OH which remain | survives after the damage repair process by a silane compound becomes condensed, it becomes Si-O-Si bond, and it can prevent that water adsorb | sucks to Si-OH.

또, Si-OH의 축합 처리에 이용하는 광 조사에는, 제3 실시 형태에 나타낸 여러가지 방법 및 조건을 이용할 수 있다. 또한, 제3 실시 형태에 나타낸 바와 같이, 광 조사 대신에 전자선 조사를 행하더라도 좋다. 전자선 조사에는, 제3 실시 형태에 나타낸 여러가지 방법 및 조건을 이용할 수 있다. Moreover, the various methods and conditions shown in 3rd Embodiment can be used for the light irradiation used for the condensation process of Si-OH. In addition, as shown in the third embodiment, electron beam irradiation may be performed instead of light irradiation. Various methods and conditions shown in the third embodiment can be used for the electron beam irradiation.

계속해서, 전면에, 예컨대 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 30 nm의 SiC:O:H막을 퇴적하여, SiC:O:H막의 절연막(78)을 형성한다[도 21]. Subsequently, an SiC: O: H film having a thickness of 30 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a CVD method to form an insulating film 78 of the SiC: O: H film (Fig. 21).

그 후, 필요에 따라 상기와 동일한 공정을 적절하게 반복하고 도시하지 않는 제3층 배선 등을 형성하여, 본 실시 형태에 의한 반도체 장치를 완성한다. Thereafter, if necessary, the same steps as described above are appropriately repeated to form a third layer wiring (not shown), and the semiconductor device according to the present embodiment is completed.

이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 절연막을 가공할 때의 가공 손상에 의한 절연막의 유전율 증가를 회복시키며, 대기 방치에 의한 유전율 증가를 방지할 수 있다. 이에 따라, 저유전율로 신뢰성이 높은 절연막을 얻을 수 있기 때문에, 이 절 연막을 예컨대 다층 배선 구조의 층간 절연막에 적용함으로써, 반도체 장치의 응답 속도를 고속화할 수 있다. As described above, according to the present embodiment, an increase in dielectric constant of the insulating film due to processing damage when the insulating film is processed can be restored, and an increase in dielectric constant due to air standing can be prevented. As a result, a highly reliable insulating film can be obtained at a low dielectric constant. Therefore, by applying the insulating film to, for example, an interlayer insulating film of a multilayer wiring structure, the response speed of the semiconductor device can be increased.

[제5 실시 형태〕[Fifth Embodiment]

본 발명의 제5 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 대해 도 22 내지 도 26을 이용하여 설명한다. 또, 도 1 내지 도 21에 나타내는 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략하거나 간결하게 한다. The manufacturing method of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 22 to 26. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the manufacturing method of the semiconductor device by 1st Embodiment-4th embodiment shown to FIGS. 1-21, and description is abbreviate | omitted or concise.

도 22 내지 도 26은 본 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도이다. 22 to 26 are cross-sectional views illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

본 실시 형태에서는, 제3 실시 형태의 제조 방법을, 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 적용한 다른 예를 설명한다. In this embodiment, another example in which the manufacturing method of the third embodiment is applied to the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment will be described.

우선, 예컨대 도 4의 (a) 내지 도 5의 (b)에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 반도체 기판(10) 상에, 소자 분리막(12), MOS 트랜지스터(24), 층간 절연막(26), 스토퍼막, 컨택트 플러그(35), 절연막(36), 층간 절연막(38) 및 절연막(40)을 형성한다[도 22의 (a)]. First, for example, in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 4A to 5B, the device isolation film 12 and the MOS transistor are formed on the semiconductor substrate 10. (24), the interlayer insulating film 26, the stopper film, the contact plug 35, the insulating film 36, the interlayer insulating film 38, and the insulating film 40 are formed (FIG. 22A).

계속해서, 예컨대 도 6의 (a)와 (b)에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 절연막(40), 층간 절연막 및 절연막(36)에, 배선(51)을 매립하기 위한 배선홈(46)을 형성한다. Subsequently, for example, in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 6A and 6B, the wiring 51 is connected to the insulating film 40, the interlayer insulating film, and the insulating film 36. A wiring groove 46 for filling the gap is formed.

계속해서, 예컨대 도 7의 (a)와 (b)에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 실란 화합물에 의한 처리 및 자외선 조사를 행하여, 배선홈(46)을 형성할 때의 드라이 에칭에 의해 도입된 손상층을 수복한다[도면 중, 수복층(116)][도 22의 (b)].Subsequently, for example, the wiring groove 46 is formed by performing a treatment with a silane compound and irradiating with ultraviolet rays in the same manner as in the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 7A and 7B. The damaged layer introduced by dry etching at the time of repair is repaired (recovery layer 116 in the figure) (Fig. 22 (b)).

계속해서, 전면에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 질화탄탈(TaN)막을 퇴적하여, TaN막의 배리어 메탈(48)을 형성한다. Subsequently, a tantalum nitride (TaN) film having a thickness of 10 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method to form a barrier metal 48 of the TaN film.

계속해서, 배리어 메탈(48) 상에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 Cu막을 퇴적하여, Cu막의 시드막(도시하지 않음)을 형성한다. Subsequently, a Cu film having a thickness of 10 nm, for example, is deposited on the barrier metal 48 by, for example, a sputtering method to form a seed film (not shown) of the Cu film.

계속해서, 예컨대 전기도금법에 의해, 시드막을 시드로 해서 Cu막을 퇴적하여, 시드층과 합한 총 막 두께가 예컨대 600 nm인 Cu막(50)을 형성한다. Subsequently, for example, by electroplating, a Cu film is deposited using the seed film as a seed to form a Cu film 50 whose total film thickness combined with the seed layer is, for example, 600 nm.

계속해서, CMP법에 의해, 층간 절연막(38) 상의 Cu막(50), 배리어 메탈(48) 및 절연막(40)을 연마에 의해 제거하여, 배선홈(46) 내에 매립되는 배리어 메탈(48) 및 Cu막(50)을 포함하는 배선(51)을 형성한다. Subsequently, the CMP method removes the Cu film 50, the barrier metal 48, and the insulating film 40 on the interlayer insulating film 38 by polishing, and the barrier metal 48 embedded in the wiring groove 46. And the wiring 51 including the Cu film 50.

본 실시 형태에서는, 배선(51)을 형성할 때의 연마 공정에서 절연막(40)도 제거하고 있다. 절연막(40)은 배선홈(46)을 형성할 때의 하드 마스크로서 이용하는 것이지만, 일반적으로 층간 절연막(38)의 재료보다 유전율이 높은 재료로 형성된다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 층간 절연막의 저유전율화의 관점에서, 배선(51)을 형성할 때의 연마 공정에서 절연막(40)도 제거하고 있다. 연마에 의해 절연막(40)을 제거하는 경우, 이 연마 공정에 의해, 하층의 층간 절연막(38) 내에는 Si-OH가 생성된 손상층이 형성된다.In this embodiment, the insulating film 40 is also removed in the polishing process at the time of forming the wiring 51. The insulating film 40 is used as a hard mask when the wiring groove 46 is formed, but is generally formed of a material having a higher dielectric constant than that of the interlayer insulating film 38. Therefore, in this embodiment, from the viewpoint of lowering the dielectric constant of the interlayer insulating film, the insulating film 40 is also removed in the polishing step for forming the wiring 51. When the insulating film 40 is removed by polishing, a damage layer in which Si-OH is formed is formed in the lower interlayer insulating film 38 by this polishing step.

계속해서, 예컨대 도 18의 (a)에 나타내는 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 실란 화합물에 의한 처리 및 자외선 조사를 행하 여, 배선(51)을 형성할 때의 연마에 의해 층간 절연막(38) 내에 도입된 손상을 수복한다[도 23의 (a)]. Subsequently, in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment shown in FIG. 18A, for example, polishing with a process using a silane compound and ultraviolet irradiation to form the wiring 51 is performed. This repairs the damage introduced into the interlayer insulating film 38 (Fig. 23 (a)).

연마에 의해 절연막(40)까지 제거하는 경우, 하층의 층간 절연막(38) 내에 손상이 도입되어, 층간 절연막(38)의 유전율이 증가하는 경우가 있다. 그러나, 전술한 손상 수복 처리를 행함으로써 층간 절연막(38) 내에 도입된 손상이 수복되어, 층간 절연막(38)의 유전율이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연막(40)을 제거함으로써, 층간 절연막을 한층 더 저유전율화할 수 있다. In the case where the insulating film 40 is removed by polishing, damage may be introduced into the lower interlayer insulating film 38 to increase the dielectric constant of the interlayer insulating film 38. However, the damage introduced into the interlayer insulating film 38 is repaired by performing the above-described damage repairing process, and it is possible to prevent the dielectric constant of the interlayer insulating film 38 from increasing. By removing the insulating film 40, the interlayer insulating film can be further reduced in dielectric constant.

계속해서, 배선(51)이 매립된 층간 절연막(38) 상에, 예컨대 도 18의 (b)에 나타내는 제3 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 절연막(52), 층간 절연막(54) 및 절연막(60)을 형성한다[도 23의 (b)]. 또, 본 실시 형태에서는 절연막(60)/층간 절연막(54)/절연막(52)의 3층 구조를 이용하고 있지만, 제2 실시 형태의 경우와 동일하게 에칭 스토퍼용의 절연막(56)을 포함하는 구조로 하더라도 좋다. Subsequently, the insulating film 52 and the interlayer insulating film are formed on the interlayer insulating film 38 in which the wiring 51 is embedded, for example, in the same manner as in the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment shown in FIG. 18B. 54 and an insulating film 60 are formed (FIG. 23B). In this embodiment, the three-layer structure of the insulating film 60 / interlayer insulating film 54 / insulating film 52 is used, but the insulating film 56 for an etching stopper is included in the same manner as in the second embodiment. It is good also as a structure.

계속해서, 예컨대 도 10 내지 도 11에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 하여, 절연막(52) 및 층간 절연막(54)에, 배선(51)에 이르는 비어홀(66)을, 층간 절연막(54) 및 절연막(60)에, 배선(77b)을 매립하기 위한 배선홈(72)을 형성한다. Subsequently, in the same manner as in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 10 to 11, the via hole 66 reaching the wiring 51 is formed in the insulating film 52 and the interlayer insulating film 54. In the interlayer insulating film 54 and the insulating film 60, wiring grooves 72 for filling the wiring 77b are formed.

계속해서, 예컨대 도 12 내지 도 13에 나타내는 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법과 동일하게 해서, 실란 화합물에 의한 처리 및 자외선 조사를 행하여, 비어홀(66) 및 배선홈(46)을 형성할 때의 드라이 에칭에 의해 도입된 손상 층을 수복한다[도면 중, 수복층(116)][도 24]. Subsequently, for example, the via hole 66 and the wiring groove 46 are formed by performing a treatment with a silane compound and irradiating with ultraviolet rays in the same manner as the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIGS. 12 to 13. The damaged layer introduced by the dry etching at the time of repair is repaired (recovery layer 116 in the figure) [FIG. 24].

계속해서, 전면에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 TaN막을 퇴적하여, TaN막의 배리어 메탈(74)을 형성한다. Subsequently, a TaN film having a thickness of 10 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a sputtering method to form a barrier metal 74 of the TaN film.

계속해서, 배리어 메탈(74) 상에, 예컨대 스퍼터법에 의해, 예컨대 막 두께 10 nm의 Cu막을 퇴적하여, Cu막의 시드막(도시하지 않음)을 형성한다. Subsequently, a Cu film having a film thickness of 10 nm, for example, is deposited on the barrier metal 74 by a sputtering method to form a seed film (not shown) of the Cu film.

계속해서, 예컨대 전기도금법에 의해, 시드막을 시드로 해서 Cu막을 퇴적하여, 시드층과 합한 총 막 두께가 예컨대 1400 nm인 Cu막(76)을 형성한다. Subsequently, for example, by electroplating, a Cu film is deposited using the seed film as a seed to form a Cu film 76 having a total film thickness combined with the seed layer, for example, 1400 nm.

계속해서, CMP법에 의해, 절연막(60) 상의 Cu막(76) 및 배리어 메탈(74)을 연마에 의해 제거하여, 비어홀(66) 내에 매립되는 배리어 메탈(74) 및 Cu막(76)을 포함하는 컨택트 플러그(77a)와, 배선홈(72) 내에 매립되는 배리어 메탈(74) 및 Cu막(76)을 포함하는 배선(77b)을 일체로 일괄해서 형성한다. Subsequently, the Cu film 76 and the barrier metal 74 on the insulating film 60 are removed by polishing by the CMP method to remove the barrier metal 74 and the Cu film 76 embedded in the via hole 66. The contact plug 77a to be included and the wiring 77b including the barrier metal 74 and the Cu film 76 embedded in the wiring groove 72 are integrally formed.

본 실시 형태에서는, 컨택트 플러그(77a) 및 배선(77b)을 형성할 때의 연마 공정에서 절연막(60)도 제거하고 있다. 절연막(60)은 비어홀(66) 및 배선홈(46)을 형성할 때의 하드 마스크로서 이용하는 것이지만, 일반적으로 층간 절연막(54)의 재료보다 유전율이 높은 재료로 형성된다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 층간 절연막의 저유전율화의 관점에서, 컨택트 플러그(77a) 및 배선(77b)을 형성할 때의 연마 공정에서 절연막(60)도 제거하고 있다. 연마에 의해 절연막(60)을 제거하는 경우, 이 연마 공정에 의해, 하층의 층간 절연막(54) 내에는, Si-OH가 생성된 손상층이 형성된다. In this embodiment, the insulating film 60 is also removed in the polishing process at the time of forming the contact plug 77a and the wiring 77b. The insulating film 60 is used as a hard mask for forming the via hole 66 and the wiring groove 46, but is generally formed of a material having a higher dielectric constant than that of the interlayer insulating film 54. Therefore, in the present embodiment, from the viewpoint of lowering the dielectric constant of the interlayer insulating film, the insulating film 60 is also removed in the polishing step for forming the contact plug 77a and the wiring 77b. When the insulating film 60 is removed by polishing, a damage layer in which Si-OH is formed is formed in the lower interlayer insulating film 54 by this polishing step.

계속해서, 예컨대 도 19에 나타내는 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제 조 방법과 동일하게 하여, 실란 화합물에 의한 처리 및 자외선 조사를 행하여, 컨택트 플러그(77a) 및 배선(77b)을 형성할 때의 연마에 의해 층간 절연막(54) 내에 도입된 손상을 수복한다[도 25]. Subsequently, for example, in the same manner as in the manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment shown in FIG. 19, the treatment with the silane compound and the ultraviolet irradiation are performed to form the contact plug 77a and the wiring 77b. The damage introduced into the interlayer insulating film 54 by polishing is repaired (Fig. 25).

연마에 의해 절연막(60)까지 제거하는 경우, 하층의 층간 절연막(54) 내에 손상이 도입되어, 층간 절연막(54)의 유전율이 증가하는 경우가 있다. 그러나, 전술한 손상 수복 처리를 행함으로써 층간 절연막(54) 내에 도입된 손상이 수복되어, 층간 절연막(54)의 유전율이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연막(60)을 제거함으로써, 층간 절연막을 한층 더 저유전율화할 수 있다. In the case of removing the insulating film 60 by polishing, damage may be introduced into the lower interlayer insulating film 54 and the dielectric constant of the interlayer insulating film 54 may increase. However, the damage introduced into the interlayer insulating film 54 is repaired by performing the above-described damage repairing process, and it is possible to prevent the dielectric constant of the interlayer insulating film 54 from increasing. By removing the insulating film 60, the interlayer insulating film can be further reduced in dielectric constant.

계속해서, 전면에, 예컨대 CVD법에 의해, 예컨대 막 두께 30 nm의 SiC:O:H막을 퇴적하여, SiC:O:H막의 절연막(78)을 형성한다[도 26]. Subsequently, an SiC: O: H film having a thickness of 30 nm, for example, is deposited on the entire surface by, for example, a CVD method to form an insulating film 78 of the SiC: O: H film (Fig. 26).

그 후, 필요에 따라 상기와 동일한 공정을 적절하게 반복하고 도시하지 않는 제3층 배선 등을 형성하여, 본 실시 형태에 의한 반도체 장치를 완성한다. Thereafter, if necessary, the same steps as described above are appropriately repeated to form a third layer wiring (not shown), and the semiconductor device according to the present embodiment is completed.

이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 절연막을 가공할 때의 가공 손상에 의한 절연막의 유전율 증가를 회복시키며, 대기 방치에 의한 유전율 증가를 방지할 수 있다. 이에 따라, 저유전율로 신뢰성이 높은 절연막을 얻을 수 있기 때문에, 이 절연막을 예컨대 다층 배선 구조의 층간 절연막에 적용함으로써, 반도체 장치의 응답 속도를 고속화할 수 있다. As described above, according to the present embodiment, an increase in dielectric constant of the insulating film due to processing damage when the insulating film is processed can be restored, and an increase in dielectric constant due to air standing can be prevented. As a result, a highly reliable insulating film can be obtained at a low dielectric constant. Therefore, by applying the insulating film to, for example, an interlayer insulating film of a multilayer wiring structure, the response speed of the semiconductor device can be increased.

[변형 실시 형태]Modified Embodiment

본 발명은, 상기 실시 형태에 개시된 반도체 장치의 구조 및 그 제조 방법에 한정되는 것이 아니며, 실리카계 절연막을 갖는 반도체 장치의 제조에 널리 적용할 수 있다. 반도체 장치를 형성하는 각 층의 막 두께나 구성 재료에 대해서도, 적절하게 변경할 수 있다. This invention is not limited to the structure of the semiconductor device disclosed in the said embodiment, and its manufacturing method, It can apply widely to manufacture of the semiconductor device which has a silica type insulating film. The film thickness and the constituent material of each layer forming the semiconductor device can also be appropriately changed.

[실시예 1]Example 1

테트라에톡시실란 20.8 g(0.1 mol), 메틸트리에톡시실란 17.8 g(0.1 mol), 글리시독시프로필트리메톡시실란 23.6 g(0.1 mol), 메틸이소부틸케톤 39.6 g을 200 ml의 반응 용기에 넣고, 1%의 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드 수용액 16.2 g(0.9 mol)을 10분간 적하하며, 적하 종료 후 2시간 숙성 반응을 행했다.200 ml of reaction vessel of 20.8 g (0.1 mol) of tetraethoxysilane, 17.8 g (0.1 mol) of methyltriethoxysilane, 23.6 g (0.1 mol) of glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 39.6 g of methyl isobutyl ketone 16.2 g (0.9 mol) of a 1% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was added dropwise for 10 minutes, and the aging reaction was performed for 2 hours after the completion of dropping.

다음에, 황산마그네슘 5 g을 첨가하여 과잉의 수분을 제거한 후, 로터리 증발기에 의해, 숙성 반응으로 생성된 에탄올을 반응 용액이 50 ml가 될 때까지 제거했다. 얻어진 반응 용액에 메틸이소부틸케톤을 20 ml 첨가하여, 다공질 실리카 전구체 도포 용액을 제작했다. Next, 5 g of magnesium sulfate was added to remove excess water, and then, by rotary evaporator, ethanol produced in the aging reaction was removed until the reaction solution became 50 ml. 20 ml of methyl isobutyl ketones were added to the obtained reaction solution, and the porous silica precursor coating solution was produced.

제작한 다공질 실리카 전구체 도포 용액을 저저항 기판 상에 스핀코트하고, 250℃, 3분간 프리베이크를 행한 후, FT-IR을 이용하여 950 cm-1 부근의 Si-OH의 흡수 강도로부터 산출한 바, 가교율은 75%였다. The prepared porous silica precursor coating solution was spin-coated on a low resistance substrate, prebaked at 250 ° C. for 3 minutes, and then calculated from the absorption strength of Si-OH around 950 cm −1 using FT-IR. , Crosslinking rate was 75%.

계속해서, 이와 같이 제작한 다공질 실리카 전구체 도포 용액을, 막 두께가 400 nm이 되도록, 스핀코트법에 의해 실리콘 기판(300) 상에 도포했다. Subsequently, the porous silica precursor coating solution thus prepared was applied onto the silicon substrate 300 by the spin coating method so that the film thickness was 400 nm.

계속해서, 실리콘 기판(200) 상에 도포한 다공질 실리카 전구체 도포 용액을 250℃, 3분간의 조건으로 프리베이크했다. Subsequently, the porous silica precursor coating solution applied onto the silicon substrate 200 was prebaked at 250 ° C. for 3 minutes.

계속해서, 질소 분위기의 전기로에서 400℃, 30분간의 조건으로, 프리베이크 한 다공질 실리카 전구체 도포 용액을 경화하여, 실리카계 다공질 절연막(302)을 형성했다[도 27의 (a)]. Subsequently, the prebaked porous silica precursor coating solution was cured under conditions of 400 ° C. for 30 minutes in an electric furnace in a nitrogen atmosphere to form a silica-based porous insulating film 302 (FIG. 27A).

계속해서, 이와 같이 형성한 실리카계 다공질 절연막(302)을, RIE 에칭기(etcher)로, 에칭 가스로서 CHF3/CF4의 혼합 가스를 이용하고 CHF3 유량을 50 sccm, CF4 유량을 100 sccm, 챔버 압력을 50 mTorr, 파워를 200 W로 해서, 막 두께가 200 nm이 되도록 드라이 에칭했다. 또, 이에 따라, 실리카계 다공질 절연막(302)은 막 두께가 감소하며, 표면에 손상층(304)이 형성된다[도 27의 (b)].Next, a silica-based porous insulation film 302 formed in this manner, a RIE etcher (etcher), a mixed gas of CHF 3 / CF 4 as the etching gas to CHF 3 Flow rate 50 sccm, CF 4 Dry etching was carried out so that the flow rate was 100 sccm, the chamber pressure was 50 mTorr, the power was 200 W, and the film thickness was 200 nm. As a result, the thickness of the silica-based porous insulating film 302 is reduced, and the damage layer 304 is formed on the surface thereof (Fig. 27 (b)).

계속해서, 손상층(304) 상에, 헥사메틸디실라잔을 3 cc 적하하고, 1000 rpm, 60초의 조건으로 스핀코트를 행했다. Then, 3 cc of hexamethyldisilazane was dripped on the damage layer 304, and spin-coating was performed on 1000 rpm and 60 second conditions.

계속해서, 핫 플레이트로, 120℃, 60초의 베이크 처리와, 250℃, 60초의 베이크 처리를 이 순서로 행했다. 또, 이에 따라, 손상층(304)은 수복되어, 실리카계 다공질 절연막(302)의 표면에는 수복층(306)이 형성된다[도 27의 (c)]. Then, the baking process of 120 degreeC and 60 second and the baking process of 250 degreeC and 60 second were performed in this order with a hotplate. As a result, the damage layer 304 is repaired, and the repair layer 306 is formed on the surface of the silica-based porous insulating film 302 (Fig. 27 (c)).

계속해서, 기판을 질소 분위기 중에서 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)에 의해, 실리카계 다공질 절연막에 파장 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사했다[도 27의 (d)]. Subsequently, in the state which heated the board | substrate to 400 degreeC in nitrogen atmosphere, the silica porous insulating film was irradiated with the ultraviolet-ray of wavelength 200-600 nm for 10 minutes by the high pressure mercury lamp (Ushio Inc. make, UVL-7000H4-N). [FIG. 27 (d)].

표 1에, 각 공정 그리고 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막(302)의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 1 summarizes the results obtained by calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film 302 after each step and one week of atmospheric standing with a mercury prober.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실리카계 다공질 절연막(302)의 성막 직후의 유전율은 2.24였다. 이 막에 드라이 에칭을 실시함으로써, 손상층(304)이 형성되어 유 전율은 2.86까지 상승했다. 그 후, 실란 화합물에 의한 회복 처리를 행함으로써, 유전율은 2.36까지 회복했지만, 성막 직후의 값까지는 되돌아가지 않았다. 그러나, 실란 화합물에 의한 회복 처리 후에 자외선 조사를 더 행함으로써, 유전율은 성막 직후의 값에 가까운 2.26까지 회복했다. 또한, 일주일 대기 방치한 후에도, 유전율은 2.25로, 성막 직후의 낮은 값을 유지하고 있었다. As shown in Table 1, the dielectric constant immediately after the deposition of the silica-based porous insulating film 302 was 2.24. By dry-etching this film, the damage layer 304 was formed and the dielectric constant rose to 2.86. Thereafter, the dielectric constant was recovered to 2.36 by performing the recovery treatment with the silane compound, but did not return to the value immediately after the film formation. However, by further performing ultraviolet irradiation after the recovery treatment with the silane compound, the dielectric constant was recovered to 2.26, which is close to the value immediately after film formation. In addition, even after waiting for one week, the dielectric constant was 2.25, which maintained a low value immediately after film formation.

[실시예 2][Example 2]

도 27의 (d)의 공정에서 광 조사 대신에 전자선 조사를 행하는 것 이외에는, 실시예 1의 경우와 동일하게 하여 평가 시료를 제작했다. 전자선 조사는, 진공 중에서 기판을 400℃로 가열하고, 가속 전압을 10 kV로 해서 1분간 조사함으로써 행했다. An evaluation sample was produced in the same manner as in Example 1 except that electron beam irradiation was used instead of light irradiation in the step of FIG. 27D. Electron beam irradiation was performed by heating a board | substrate at 400 degreeC in a vacuum, and irradiating for 1 minute, making acceleration voltage 10 kV.

표 1에, 각 공정 후 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 1 summarizes the result of calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film after each step and after waiting for one week from the capacity measured by the mercury prober.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실리카계 다공질 절연막의 성막 직후의 유전율은 2.24였다. 이 막에 드라이 에칭을 실시함으로써, 손상층이 형성되어 유전율은 2.86까지 상승했다. 그 후, 실란 화합물에 의한 회복 처리를 행함으로써, 유전율은 2.36까지 회복했지만, 성막 직후의 값까지는 되돌아가지 않았다. 그러나, 실란 화합물에 의한 회복 처리 후에 전자선 조사를 더 행함으로써, 유전율은 성막 직후의 값에 가까운 2.28까지 회복했다. 또한, 일주일 대기 방치한 후에도, 유전율은 2.26으로, 성막 직후의 낮은 값을 유지하고 있었다. As shown in Table 1, the dielectric constant immediately after the deposition of the silica-based porous insulating film was 2.24. By performing dry etching on this film, a damage layer was formed and the dielectric constant rose to 2.86. Thereafter, the dielectric constant was recovered to 2.36 by performing the recovery treatment with the silane compound, but did not return to the value immediately after the film formation. However, by further performing electron beam irradiation after the recovery treatment with the silane compound, the dielectric constant was recovered to 2.28, which is close to the value immediately after film formation. In addition, even after waiting for one week, the dielectric constant was 2.26, which maintained a low value immediately after film formation.

[비교예 1]Comparative Example 1

도 27의 (d)의 공정에서 광 조사 및 전자선 조사를 행하지 않은 것 이외에는 실시예 1 및 실시예 2의 경우와 동일하게 하여, 평가 시료를 제작했다. An evaluation sample was produced in the same manner as in Example 1 and Example 2 except that light irradiation and electron beam irradiation were not performed in the step of FIG. 27D.

표 1에, 각 공정 후 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 1 summarizes the result of calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film after each step and after waiting for one week from the capacity measured by the mercury prober.

표 1에 나타낸 바와 같이, 실리카계 다공질 절연막의 성막 직후의 유전율은 2.24였다. 이 막에 드라이 에칭을 실시함으로써, 손상층이 형성되어 유전율은 2.86까지 상승했다. 그 후, 실란 화합물에 의한 회복 처리를 행함으로써, 유전율은 2.36까지 회복했지만, 성막 직후의 값까지는 되돌아가지 않았다. 그 후, 광 조사 및 전자선 조사를 행하지 않고서 일주일 대기 방치한 바, 유전율은 2.52까지 증가했다. As shown in Table 1, the dielectric constant immediately after the deposition of the silica-based porous insulating film was 2.24. By performing dry etching on this film, a damage layer was formed and the dielectric constant rose to 2.86. Thereafter, the dielectric constant was recovered to 2.36 by performing the recovery treatment with the silane compound, but did not return to the value immediately after the film formation. Then, when it was left to stand for one week without performing light irradiation and electron beam irradiation, dielectric constant increased to 2.52.

Figure 112008061756412-pat00001
Figure 112008061756412-pat00001

[실시예 3]Example 3

상기 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 의해, 제3층 배선층까지를 형성했다. 또, 제3층 배선층은 제2층 배선층과 동일한 프로세스 조건으로 형성했다. By the manufacturing method of the semiconductor device by the said 2nd Embodiment, even the 3rd layer wiring layer was formed. Moreover, the 3rd layer wiring layer was formed on the same process conditions as a 2nd layer wiring layer.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 91%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.60이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 91% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.60 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 4]Example 4

실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 헬륨 분위기 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 헬륨 분위기 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장이 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. The semiconductor device was manufactured by the same process as Example 3 except having performed the ultraviolet irradiation after the damage repair process by a silane compound in helium atmosphere. Specifically, in the state of heating the substrate to 400 ° C. in the ultraviolet irradiation after the damage repair treatment in a helium atmosphere, using a high-pressure mercury lamp (manufactured by Ushio Inc., UVL-7000H4-N), the wavelength is 200 to 600 nm. It carried out by irradiating an ultraviolet-ray for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 94%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.58이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 94% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.58 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 5]Example 5

실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 아르곤 분위기 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 아르곤 분위기 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장이 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. The semiconductor device was manufactured by the same process as Example 3 except having performed the ultraviolet irradiation after the damage repair process by a silane compound in argon atmosphere. Specifically, in a state where the substrate is heated to 400 ° C in an argon atmosphere in the ultraviolet irradiation after the damage repair treatment, the wavelength is 200-600 nm using a high-pressure mercury lamp (UVL-7000H4-N manufactured by Ushio Inc.). It carried out by irradiating an ultraviolet-ray for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 93%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.61이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 93% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. In addition, the effective dielectric constant of the interlayer insulating film was measured by the interlayer capacitance, and found to be 2.61. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 6]Example 6

실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 진공 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 진공 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장이 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. The semiconductor device was manufactured by the same process as Example 3 except having performed the ultraviolet irradiation after the damage repair process by a silane compound in a vacuum. Specifically, ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 600 nm using a high-pressure mercury lamp (UVL-7000H4-N, manufactured by Ushio Inc.) in a state where the substrate is heated to 400 ° C. in a vacuum in the ultraviolet irradiation after the damage repair treatment. Was carried out by irradiating for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 96%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.52였다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 96% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.52 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 7]Example 7

실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에, 자외선 조사 대신에 전자선 조사를 행하는 것 이외에는, 실시예 3과 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 전자선 조사는, 진공 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 가속 전압 10 kV로 1분간 조사함으로써 행했다. After the damage repair treatment with the silane compound, a semiconductor device was manufactured by the same process as in Example 3 except that electron beam irradiation was used instead of ultraviolet irradiation. Electron beam irradiation was performed by irradiating for 1 minute with the acceleration voltage of 10 kV, in the state which heated the board | substrate at 400 degreeC in vacuum.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 90%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.63이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 90% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.63 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[비교예 2]Comparative Example 2

실시예 3의 프로세스에 있어서, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 및 광 조사 및 전자선 조사 처리를 행하지 않고서, 반도체 장치를 제조했다. In the process of Example 3, the semiconductor device was manufactured without performing the damage repair process, light irradiation, and electron beam irradiation process by a silane compound.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 72%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.96이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 비어 개수의 45%에서 저항 상승이 발견되었다. It was 72% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.96 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at high temperature, a resistance increase was found at 45% of the number of vias.

[비교예 3]Comparative Example 3

실시예 3의 프로세스에 있어서, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리만을 행하고 광 조사 및 전자선 조사 처리를 행하지 않고서, 반도체 장치를 제조했다. In the process of Example 3, the semiconductor device was manufactured without performing only the damage repair process by a silane compound, and performing light irradiation and an electron beam irradiation process.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 81%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.82였다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 비어 개수의 18%에서 저항 상승이 발견되었다. It was 81% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.82 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wire resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at high temperature, an increase in resistance was found at 18% of the number of vias.

[실시예 8]Example 8

테트라에톡시실란 20.8 g(0.1 mol), 메틸트리에톡시실란 17.8 g(0.1 mol), 글리시독시프로필트리메톡시실란 23.6 g(0.1 mol), 메틸이소부틸케톤 39.6 g을 200 ml의 반응 용기에 넣고, 1%의 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드 수용액 16.2 g(0.9 mol)을 10분간 적하하며, 적하 종료 후 2시간 숙성 반응을 행했다.200 ml of reaction vessel of 20.8 g (0.1 mol) of tetraethoxysilane, 17.8 g (0.1 mol) of methyltriethoxysilane, 23.6 g (0.1 mol) of glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 39.6 g of methyl isobutyl ketone 16.2 g (0.9 mol) of a 1% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was added dropwise for 10 minutes, and the aging reaction was performed for 2 hours after the completion of dropping.

다음에, 황산마그네슘 5 g을 첨가하여 과잉의 수분을 제거한 후, 로터리 증발기에 의해, 숙성 반응으로 생성된 에탄올을 반응 용액이 50 ml가 될 때까지 제거했다. 얻어진 반응 용액에 메틸이소부틸케톤을 20 ml 첨가하여, 배선 분리층용의 다공질 실리카 전구체 도포 용액을 제작했다. Next, 5 g of magnesium sulfate was added to remove excess water, and then, by rotary evaporator, ethanol produced in the aging reaction was removed until the reaction solution became 50 ml. 20 ml of methyl isobutyl ketones were added to the obtained reaction solution, and the porous silica precursor coating solution for wiring isolation layers was produced.

제작한 다공질 실리카 전구체 도포 용액을 저저항 기판 상에 스핀코트하고, 250℃, 3분간 프리베이크를 행한 후, FT-IR을 이용하여 950 cm-1 부근의 Si-OH의 흡수 강도로부터 산출한 바, 가교율은 75%였다. The prepared porous silica precursor coating solution was spin-coated on a low resistance substrate, prebaked at 250 ° C. for 3 minutes, and then calculated from the absorption strength of Si-OH around 950 cm −1 using FT-IR. , Crosslinking rate was 75%.

계속해서, 이와 같이 제작한 다공질 실리카 전구체 도포 용액을, 막 두께가 400 nm이 되도록 스핀코트법에 의해 기초 기판(200)으로서의 실리콘 기판 상에 도포했다. Subsequently, the porous silica precursor coating solution thus prepared was applied onto the silicon substrate as the base substrate 200 by the spin coating method such that the film thickness was 400 nm.

계속해서, 기초 기판(200) 상에 도포한 다공질 실리카 전구체 도포 용액을 250℃, 3분간의 조건으로 프리베이크했다. Subsequently, the porous silica precursor coating solution applied onto the base substrate 200 was prebaked at 250 ° C. for 3 minutes.

계속해서, 질소 분위기의 전기로에서 400℃, 30분간의 조건으로, 프리베이크한 다공질 실리카 전구체 도포 용액을 경화하여, 실리카계 다공질 절연막(202)을 형성했다[도 16의 (a) 참조]. Subsequently, the prebaked porous silica precursor coating solution was cured under conditions of 400 ° C. for 30 minutes in an electric furnace in a nitrogen atmosphere to form a silica-based porous insulating film 202 (see FIG. 16A).

계속해서, 이와 같이 형성한 실리카계 다공질 절연막(202)을 화학적 기계적 연마(CMP) 장치로 연마했다. 또, 이에 따라, 실리카계 다공질 절연막(202)은 막 두께가 감소하며, 표면에 손상층(204)이 형성된다[도 16의 (b) 참조]. Subsequently, the silica-based porous insulating film 202 thus formed was polished with a chemical mechanical polishing (CMP) device. As a result, the thickness of the silica-based porous insulating film 202 decreases, and the damage layer 204 is formed on the surface thereof (see FIG. 16B).

계속해서, 연마한 실리카계 다공질 절연막(202)의 표면을 0.5%의 플루오르화수소산 수용액으로 세정했다. Subsequently, the surface of the polished silica-based porous insulating film 202 was washed with 0.5% aqueous hydrofluoric acid solution.

계속해서, 연마한 실리카계 다공질 절연막(202) 상에, 헥사메틸디실라잔을 3 cc 적하하고, 1000 rpm, 60초의 조건으로 스핀코트를 행했다. Then, 3 cc of hexamethyldisilazane was dripped on the polished silica porous insulating film 202, and spin-coating was performed on 1000 rpm and 60 second conditions.

계속해서, 핫 플레이트로, 120℃, 60초의 베이크 처리와, 250℃, 60초의 베이크 처리를, 이 순서로 행했다. 또, 이에 따라, 손상층(204)은 수복되어, 실리카계 다공질 절연막(202)의 표면에는 수복층(206)이 형성된다[도 16의 (c) 참조]. Subsequently, the baking process of 120 degreeC and 60 second and the baking process of 250 degreeC and 60 second were performed in this order with a hotplate. As a result, the damage layer 204 is repaired, and a repair layer 206 is formed on the surface of the silica-based porous insulating film 202 (see FIG. 16C).

계속해서, 기판을 질소 분위기 중에서 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)에 의해, 실리카계 다공질 절연막에 파장 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사했다[도 15의 (d)]. Subsequently, in the state which heated the board | substrate to 400 degreeC in nitrogen atmosphere, the silica porous insulating film was irradiated with the ultraviolet-ray of wavelength 200-600 nm for 10 minutes by the high pressure mercury lamp (Ushio Inc. make, UVL-7000H4-N). [FIG. 15 (d)].

표 2에, 각 공정 후 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막(202)의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 2 summarizes the results obtained by calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film 202 after each step and after one week of atmospheric standing with a mercury prober.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실리카계 다공질 절연막(202)의 성막 직후의 유전율은 2.24였다. 이 막을 연마함으로써, 손상층(204)이 형성되어 유전율은 3.12까지 상승했다. 그 후, 실란 화합물에 의한 회복 처리를 행함으로써, 유전율은 2.39까지 회복했지만, 성막 직후의 값까지는 되돌아가지 않았다. 그러나, 실란 화합물에 의한 회복 처리 후에 자외선 조사를 더 행함으로써, 유전율은 성막 직후의 값에 가까운 2.25까지 회복했다. 또한, 일주일 대기 방치한 후에도, 유전율은 2.25로, 성막 직후의 낮은 값을 유지하고 있었다. As shown in Table 2, the dielectric constant immediately after the deposition of the silica-based porous insulating film 202 was 2.24. By polishing this film, the damage layer 204 was formed, and the dielectric constant rose to 3.12. Thereafter, the dielectric constant was recovered to 2.39 by performing a recovery treatment with the silane compound, but did not return to the value immediately after the film formation. However, by further performing ultraviolet irradiation after the recovery treatment with the silane compound, the dielectric constant was recovered to 2.25, which is close to the value immediately after film formation. In addition, even after waiting for one week, the dielectric constant was 2.25, which maintained a low value immediately after film formation.

[실시예 9]Example 9

도 16의 (d)의 공정에서 광 조사 대신에 전자선 조사를 행하는 것 이외에는, 실시예 8의 경우와 동일하게 하여 평가 시료를 제작했다. 전자선 조사는, 진공 중에서 기판을 400℃로 가열하고, 가속 전압을 10 kV로 해서 1분간 조사함으로써 행했다. Except for performing electron beam irradiation instead of light irradiation in the process of FIG. 16 (d), it carried out similarly to the case of Example 8, and produced the evaluation sample. Electron beam irradiation was performed by heating a board | substrate at 400 degreeC in a vacuum, and irradiating for 1 minute, making acceleration voltage 10 kV.

표 2에, 각 공정 후 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 2 summarizes the results obtained by calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film after each step and after one week of atmospheric standing with a mercury prober.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실리카계 다공질 절연막(202)의 성막 직후의 유전율은 2.24였다. 이 막을 연마함으로써, 손상층(204)이 형성되어 유전율은 3.12까지 상승했다. 그 후, 실란 화합물에 의한 회복 처리를 행함으로써, 유전율은 2.39까지 회복했지만, 성막 직후의 값까지는 되돌아가지 않았다. 그러나, 실란 화합물에 의한 회복 처리 후에 전자선 조사를 더 행함으로써, 유전율은 성막 직후의 값에 가까운 2.25까지 회복했다. 또한, 일주일 대기 방치한 후에도, 유전율은 2.26으로, 성막 직후의 낮은 값을 유지하고 있었다. As shown in Table 2, the dielectric constant immediately after the deposition of the silica-based porous insulating film 202 was 2.24. By polishing this film, the damage layer 204 was formed, and the dielectric constant rose to 3.12. Thereafter, the dielectric constant was recovered to 2.39 by performing a recovery treatment with the silane compound, but did not return to the value immediately after the film formation. However, by further performing electron beam irradiation after the recovery treatment with the silane compound, the dielectric constant was recovered to 2.25, which is close to the value immediately after film formation. In addition, even after waiting for one week, the dielectric constant was 2.26, which maintained a low value immediately after film formation.

[비교예 4][Comparative Example 4]

도 16의 (d)의 공정에서 광 조사 및 전자선 조사를 행하지 않는 것 이외에는, 실시예 1 및 실시예 2의 경우와 동일하게 하여 평가 시료를 제작했다. Except not performing light irradiation and electron beam irradiation in the process of FIG.16 (d), it carried out similarly to the case of Example 1 and Example 2, and produced the evaluation sample.

표 2에, 각 공정 후 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 2 summarizes the results obtained by calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film after each step and after one week of atmospheric standing with a mercury prober.

표 2에 나타낸 바와 같이, 실리카계 다공질 절연막의 성막 직후의 유전율은 2.24였다. 이 막을 연마함으로써, 손상층(204)이 형성되어 유전율은 3.12까지 상승했다. 그 후, 실란 화합물에 의한 회복 처리를 행함으로써, 유전율은 2.39까지 회복했지만, 성막 직후의 값까지는 되돌아가지 않았다. 그 후, 광 조사 및 전자선 조사를 행하지 않고서 일주일 대기 방치한 바, 유전율은 2.55까지 증가했다. As shown in Table 2, the dielectric constant immediately after the deposition of the silica-based porous insulating film was 2.24. By polishing this film, the damage layer 204 was formed, and the dielectric constant rose to 3.12. Thereafter, the dielectric constant was recovered to 2.39 by performing a recovery treatment with the silane compound, but did not return to the value immediately after the film formation. Then, when it was left to stand for one week without performing light irradiation and electron beam irradiation, dielectric constant increased to 2.55.

Figure 112008061756412-pat00002
Figure 112008061756412-pat00002

[실시예 10]Example 10

도 16의 (d)의 공정에서 광 조사시의 열 처리 온도를 변경한 것 이외에는, 실시예 8의 경우와 동일하게 하여 평가 시료를 제작했다. 광 조사시의 열 처리 온도는, 30℃, 60℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 350℃, 400℃로 하여, 각각에 대한 평가 시료를 제작했다. Except having changed the heat treatment temperature at the time of light irradiation in the process of FIG.16 (d), it carried out similarly to the case of Example 8, and produced the evaluation sample. The heat processing temperature at the time of light irradiation was 30 degreeC, 60 degreeC, 100 degreeC, 150 degreeC, 200 degreeC, 250 degreeC, 300 degreeC, 350 degreeC, and 400 degreeC, and the evaluation sample about each was produced.

표 3에, 평가 시료 제작 직후 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 3 summarizes the result of calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film immediately after preparation of the evaluation sample and after waiting for one week from the capacity measured by the mercury prober.

표 3에 나타낸 바와 같이, 각 평가 시료의 제작 직후의 실리카계 다공질 절연막(202)의 유전율은 2.24∼2.26으로 거의 일정했다. 또한, 일주일 대기 방치한 후에도 유전율은 2.24∼2.26으로, 평가 시료 제작 직후와 동등한 낮은 값을 유지하고 있었다. As shown in Table 3, the dielectric constant of the silica-based porous insulating film 202 immediately after preparation of each evaluation sample was almost constant at 2.24 to 2.26. The dielectric constant was 2.24 to 2.26 even after the air was left for one week, maintaining a low value equivalent to that immediately after preparation of the evaluation sample.

[실시예 11]Example 11

도 16의 (d)의 공정에서 전자선 조사시의 열 처리 온도를 변경한 것 이외에는, 실시예 9의 경우와 동일하게 하여 평가 시료를 제작했다. 전자선 조사시의 열처리 온도는, 30℃, 60℃, 100℃, 150℃, 200℃, 250℃, 300℃, 350℃, 400℃로 하여, 각각에 대한 평가 시료를 제작했다. Except having changed the heat processing temperature at the time of electron beam irradiation in the process of FIG.16 (d), it carried out similarly to the case of Example 9, and produced the evaluation sample. The heat processing temperature at the time of electron beam irradiation was made into 30 degreeC, 60 degreeC, 100 degreeC, 150 degreeC, 200 degreeC, 250 degreeC, 300 degreeC, 350 degreeC, and 400 degreeC, and the evaluation sample about each was produced.

표 3에, 평가 시료 제작 직후 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 3 summarizes the result of calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film immediately after preparation of the evaluation sample and after waiting for one week from the capacity measured by the mercury prober.

표 3에 나타낸 바와 같이, 각 평가 시료의 제작 직후의 실리카계 다공질 절연막(202)의 유전율은, 2.24∼2.26으로 거의 일정했다. 또한, 일주일 대기 방치한 후에도 유전율은 2.24∼2.26으로, 평가 시료 제작 직후와 동등한 낮은 값을 유지하고 있었다. As shown in Table 3, the dielectric constant of the silica-based porous insulating film 202 immediately after preparation of each evaluation sample was almost constant at 2.24 to 2.26. The dielectric constant was 2.24 to 2.26 even after the air was left for one week, maintaining a low value equivalent to that immediately after preparation of the evaluation sample.

[비교예 5][Comparative Example 5]

도 16의 (d)의 공정에서 광 조사 및 전자선 조사를 행하지 않은 것 이외에는, 실시예 10 및 실시예 11의 경우와 동일하게 하여 평가 시료를 제작했다. Except that light irradiation and electron beam irradiation were not performed in the process of FIG.16 (d), it carried out similarly to the case of Example 10 and Example 11, and produced the evaluation sample.

표 3에, 평가 시료 작성 직후 및 일주일 대기 방치 후의 실리카계 다공질 절연막의 유전율을 수은 프로버로 측정한 용량으로부터 산출한 결과를 정리한다. Table 3 summarizes the result of calculating the dielectric constant of the silica-based porous insulating film immediately after preparation of the evaluation sample and after waiting for one week from the capacity measured by the mercury prober.

표 3에 나타낸 바와 같이, 각 평가 시료의 제작 직후의 실리카계 다공질 절연막(202)의 유전율은 2.34∼2.39이며, 광 조사 또는 전자선 조사를 행한 실시예 10, 실시예 11의 경우보다 높았다. 또한, 일주일 대기 방치한 바, 유전율은 2.52∼2.56까지 증가했다. As shown in Table 3, the dielectric constants of the silica-based porous insulating film 202 immediately after preparation of each evaluation sample were 2.34 to 2.39, which were higher than those of Examples 10 and 11 that were subjected to light irradiation or electron beam irradiation. In addition, the dielectric constant increased from 2.52 to 2.56 when left for one week.

Figure 112008061756412-pat00003
Figure 112008061756412-pat00003

[실시예 12]Example 12

상기 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 의해, 제3층 배선층까지 형성했다. 드라이 에칭 및 연마 후에 행하는 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사는 질소 분위기 중에서 행했다. 또, 제3층 배선층은 제2층 배선층과 동일한 프로세스 조건으로 형성했다. By the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on said 4th embodiment, it formed even to 3rd layer wiring layer. The ultraviolet irradiation after the damage repair process by the silane compound performed after dry etching and grinding | polishing was performed in nitrogen atmosphere. Moreover, the 3rd layer wiring layer was formed on the same process conditions as a 2nd layer wiring layer.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 91%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.60이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 91% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.60 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 13]Example 13

드라이 에칭 및 연마 후에 행하는 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 헬륨 분위기 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 12와 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 헬륨 분위기 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. The semiconductor device was manufactured by the same process as Example 12 except the ultraviolet irradiation after the damage repair process by the silane compound performed after dry etching and grinding in a helium atmosphere. Specifically, the ultraviolet irradiation after the damage repair process, the ultraviolet ray having a wavelength of 200 to 600 nm using a high-pressure mercury lamp (UVL-7000H4-N, manufactured by Ushio Inc.) while heating the substrate at 400 ° C in a helium atmosphere. Was carried out by irradiating for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 94%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.58이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 94% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.58 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 14]Example 14

드라이 에칭 및 연마 후에 행하는 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 아르곤 분위기 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 12와 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 아르곤 분위기 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. The semiconductor device was manufactured by the same process as Example 12 except the ultraviolet irradiation after the damage repair process by the silane compound performed after dry etching and polishing in argon atmosphere. Specifically, the ultraviolet irradiation after the damage repair process, the ultraviolet ray having a wavelength of 200 to 600 nm using a high-pressure mercury lamp (UVL-7000H4-N, manufactured by Ushio Inc.) while heating the substrate to 400 ° C in an argon atmosphere. Was carried out by irradiating for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 93%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.61이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 93% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. In addition, the effective dielectric constant of the interlayer insulating film was measured by the interlayer capacitance, and found to be 2.61. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 15]Example 15

드라이 에칭 및 연마 후에 행하는 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 진공 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 12와 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 진공 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. A semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 12, except that ultraviolet irradiation after the damage repair treatment with the silane compound performed after the dry etching and polishing was performed in a vacuum. Specifically, in the state of heating the substrate at 400 ° C. in a vacuum in the ultraviolet irradiation after the damage repair treatment, ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 600 nm using a high-pressure mercury lamp (UVL-7000H4-N manufactured by Ushio Inc.). It carried out by irradiating for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 96%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.52였다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 96% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.52 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 16]Example 16

실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에, 자외선 조사 대신에 전자선 조사를 행하는 것 이외에는, 실시예 12와 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 전자선 조사는, 진공 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 가속 전압 10 kV로 1분간 조사함으로써 행했다. After the damage repair treatment with the silane compound, a semiconductor device was manufactured in the same process as in Example 12 except that the electron beam irradiation was carried out instead of the ultraviolet irradiation. Electron beam irradiation was performed by irradiating for 1 minute with the acceleration voltage of 10 kV, in the state which heated the board | substrate at 400 degreeC in vacuum.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 90%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.63이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 90% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.63 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[비교예 6][Comparative Example 6]

실시예 12의 프로세스에 있어서, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리, 광 조사 및 전자선 조사 처리를 행하지 않고서, 반도체 장치를 제조했다. In the process of Example 12, the semiconductor device was manufactured without performing the damage repair process, light irradiation, and electron beam irradiation process by a silane compound.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 72%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.82였다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 비어 개수의 45%에서 저항 상승이 발견되었다. It was 72% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.82 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at high temperature, a resistance increase was found at 45% of the number of vias.

[비교예 7]Comparative Example 7

실시예 12의 프로세스에 있어서, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리만을 행하고, 광 조사 및 전자선 조사 처리를 행하지 않고서, 반도체 장치를 제조했다. In the process of Example 12, the semiconductor device was manufactured without performing only the damage repair process by a silane compound, and performing light irradiation and an electron beam irradiation process.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 81%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.82였다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 비어 개수의 18%에서 저항 상승이 발견되었다. It was 81% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.82 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wire resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at high temperature, an increase in resistance was found at 18% of the number of vias.

[실시예 17]Example 17

상기 제5 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 의해, 제3층 배선층까지 형성했다. 드라이 에칭 및 연마 후에 행하는 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사는, 질소 분위기 중에서 행했다. 또, 제3층 배선층은 제2층 배선층과 동일한 프로세스 조건으로 형성했다. By the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the said 5th Embodiment, it formed even to the 3rd layer wiring layer. Ultraviolet irradiation after the damage repair process by the silane compound performed after dry etching and polishing was performed in nitrogen atmosphere. Moreover, the 3rd layer wiring layer was formed on the same process conditions as a 2nd layer wiring layer.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 94%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.49였다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 94% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.49 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 18]Example 18

드라이 에칭 및 연마 후에 행하는 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 헬륨 분위기 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 17과 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 헬륨 분위기 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. The semiconductor device was manufactured by the same process as Example 17 except the ultraviolet irradiation after the damage repair process by the silane compound performed after dry etching and grinding in a helium atmosphere. Specifically, the ultraviolet irradiation after the damage repair process, the ultraviolet ray having a wavelength of 200 to 600 nm using a high-pressure mercury lamp (UVL-7000H4-N, manufactured by Ushio Inc.) while heating the substrate at 400 ° C in a helium atmosphere. Was carried out by irradiating for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 96%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.47이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 96% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.47 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 19]Example 19

드라이 에칭 및 연마 후에 행하는 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 아르곤 분위기 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 17과 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 아르곤 분위기 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. The semiconductor device was manufactured by the same process as Example 17 except performing ultraviolet irradiation after the damage repair process by the silane compound performed after dry etching and polishing in argon atmosphere. Specifically, the ultraviolet irradiation after the damage repair process, the ultraviolet ray having a wavelength of 200 to 600 nm using a high-pressure mercury lamp (UVL-7000H4-N, manufactured by Ushio Inc.) while heating the substrate to 400 ° C in an argon atmosphere. Was carried out by irradiating for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 97%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.47이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 97% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.47 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 20]Example 20

드라이 에칭 및 연마 후에 행하는 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 진공 중에서 행하는 것 이외에는, 실시예 17과 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 구체적으로는, 손상 수복 처리 후의 자외선 조사를, 진공 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 고압 수은 램프(Ushio Inc. 제조, UVL-7000H4-N)를 이용하여 파장 200∼600 nm의 자외선을 10분간 조사함으로써 행했다. The semiconductor device was manufactured by the same process as Example 17 except the ultraviolet irradiation after the damage repair process by the silane compound performed after dry etching and polishing in vacuum. Specifically, in the state of heating the substrate at 400 ° C. in a vacuum in the ultraviolet irradiation after the damage repair treatment, ultraviolet rays having a wavelength of 200 to 600 nm using a high-pressure mercury lamp (UVL-7000H4-N manufactured by Ushio Inc.). It carried out by irradiating for 10 minutes.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 95%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.46이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 95% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.46 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[실시예 21]Example 21

실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 후에, 자외선 조사 대신에 전자선 조사를 행하는 것 이외에는, 실시예 17과 동일한 프로세스로 반도체 장치를 제조했다. 전자선 조사는, 진공 중에서 기판을 400℃로 가열한 상태에서, 가속 전압 10 kV로 1분간 조사함으로써 행했다. After the damage repair treatment with the silane compound, a semiconductor device was manufactured in the same process as in Example 17 except that the electron beam irradiation was performed instead of the ultraviolet irradiation. Electron beam irradiation was performed by irradiating for 1 minute with the acceleration voltage of 10 kV, in the state which heated the board | substrate at 400 degreeC in vacuum.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 93%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.47이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 저항 상승은 발견되지 않았다. It was 93% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.47 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at a high temperature, no increase in resistance was found.

[비교예 8]Comparative Example 8

실시예 17의 프로세스에 있어서, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리 및 광 조사 및 전자선 조사 처리를 행하지 않고서, 반도체 장치를 제조했다. In the process of Example 17, the semiconductor device was manufactured without performing the damage repair process, light irradiation, and electron beam irradiation process by a silane compound.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 65%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.76이었다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 비어 개수의 58%에서 저항 상승이 발견되었다. It was 65% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.76 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at high temperature, a resistance increase was found at 58% of the number of vias.

[비교예 9][Comparative Example 9]

실시예 17의 프로세스에 있어서, 실란 화합물에 의한 손상 수복 처리만을 행하고, 광 조사 및 전자선 조사 처리를 행하지 않고서, 반도체 장치를 제조했다. In the process of Example 17, the semiconductor device was manufactured without performing only the damage repair process by a silane compound, and performing light irradiation and an electron beam irradiation process.

시험 제작한 반도체 장치의 다층 배선을 이용하여 100만개의 연속 비어의 수율을 측정한 바, 67%였다. 또한, 층간 절연막의 실효적인 유전율을 층간 용량에 의해 측정한 바, 2.75였다. 또한, 200℃, 1000 시간 고온 방치한 후에 배선 저항을 측정한 바, 비어 개수의 26%에서 저항 상승이 발견되었다. It was 67% when the yield of 1 million continuous vias was measured using the multilayer wiring of the test fabricated semiconductor device. Moreover, it was 2.75 when the effective dielectric constant of the interlayer insulation film was measured by the interlayer capacitance. In addition, when the wiring resistance was measured after being left at 200 ° C. for 1000 hours at high temperature, a resistance increase was found in 26% of the number of vias.

이상의 실시 형태에 관하여, 이하의 부기를 더 개시한다. Regarding the above embodiment, the following bookkeeping is further disclosed.

(부기 1)(Book 1)

반도체 기판 상에, 실리카계 절연 재료의 절연막을 형성하는 공정과, Forming an insulating film of a silica-based insulating material on the semiconductor substrate;

상기 절연막을 가공하는 공정과, Processing the insulating film;

가공한 상기 절연막에 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 공정과, Hydrophobizing by acting a silane compound on the processed insulating film,

상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. And a step of irradiating light or electron beam to the insulating film.

(부기 2)(Book 2)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 절연막을 가공하는 공정에서는, 드라이 에칭에 의해 상기 절연막을 가공하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. In the step of processing the insulating film, the insulating film is processed by dry etching.

(부기 3)(Supplementary Note 3)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 절연막을 가공하는 공정에서는, 연마에 의해 상기 절연막을 가공하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. In the step of processing the insulating film, the insulating film is processed by polishing.

(부기 4)(Appendix 4)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 절연막을 가공하는 상기 공정 후, 가공한 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 상기 공정 전에, 상기 절연막을, 산소, 아르곤, 수소 혹은 질소, 또는 이들로부터 선택되는 복수의 가스의 혼합 가스의 플라즈마로 처리하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. After the step of processing the insulating film, and before the step of hydrophobizing by acting the silane compound on the processed insulating film, the insulating film is mixed with oxygen, argon, hydrogen or nitrogen, or a mixture of a plurality of gases selected from these. A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising the step of treating with plasma.

(부기 5)(Note 5)

부기 4에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 4,

상기 절연막을, 산소, 아르곤, 수소 혹은 질소, 또는 이들로부터 선택되는 복수의 가스의 혼합 가스의 플라즈마로 처리하는 상기 공정은, 상기 절연막을 가공하는 공정에서 생성되어 상기 절연막에 부착되는 부생성물을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The step of treating the insulating film with a plasma of a mixed gas of oxygen, argon, hydrogen or nitrogen, or a plurality of gases selected from these, removes by-products generated in the step of processing the insulating film and adhered to the insulating film. The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.

(부기 6)(Note 6)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 절연막을 가공하는 공정 후, 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시키는 공정 전에, 상기 절연막을 가공하는 공정에서 생성되어 상기 절연막에 부착되는 부생성물을, 약액에 의해 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. And after the step of processing the insulating film, before the step of applying the silane compound to the insulating film, removing the by-products generated in the step of processing the insulating film and attached to the insulating film with a chemical liquid. A manufacturing method of a semiconductor device.

(부기 7)(Appendix 7)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정은 30∼400℃의 온도 범위에서 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The process of irradiating light or an electron beam to the said insulating film is performed in the temperature range of 30-400 degreeC, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.

(부기 8)(Appendix 8)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정은, 산소 농도가 150 ppm 이하인 분위기에서 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The process of irradiating light or an electron beam to the said insulating film is performed in the atmosphere whose oxygen concentration is 150 ppm or less, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.

(부기 9)(Appendix 9)

부기 8에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 8,

상기 분위기는, 질소, 헬륨 혹은 아르곤, 또는 이들로부터 선택되는 복수의 가스의 혼합 가스의 분위기인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The atmosphere is an atmosphere of nitrogen, helium or argon, or a mixed gas of a plurality of gases selected from these.

(부기 10)(Book 10)

부기 8에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 8,

상기 분위기는 진공인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The atmosphere is a vacuum method for producing a semiconductor device.

(부기 11)(Note 11)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

가공한 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 상기 공정은 20∼350℃의 온도 범위에서 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The said step of hydrophobizing by acting the said silane compound on the processed said insulating film is performed in the temperature range of 20-350 degreeC, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.

(부기 12)(Appendix 12)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

가공한 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 상기 공정은, 상기 실란 화합물을 포함하는 증기를 상기 절연막에 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The said step of hydrophobizing by acting the said silane compound on the processed said insulating film is a manufacturing method of the semiconductor device characterized by irradiating the said insulating film with the vapor containing the said silane compound.

(부기 13)(Appendix 13)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

가공한 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 상기 공정은, 상기 실란 화합물을 상기 절연막 상에 스핀코트법에 의해 도포하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.The said step of hydrophobizing by acting the said silane compound on the processed said insulating film is a manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.

(부기 14)(Book 14)

부기 13에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 13,

상기 실란 화합물을 상기 절연막 상에 도포한 후, 50∼350℃의 온도 범위에서 가열하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The said silane compound is apply | coated on the said insulating film, Then, it heats in the temperature range of 50-350 degreeC, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.

(부기 15)(Supplementary Note 15)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 실란 화합물은, 실라잔계 실란 화합물, 아미드계 실란 화합물, 알콕시계 실란 화합물, 또는 아세톡시계 실란 화합물인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The silane compound is a silazane silane compound, an amide silane compound, an alkoxy silane compound, or an acetoxy silane compound.

(부기 16)(Appendix 16)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 절연막은 다공질 실리카계 절연막을 포함하는 적층막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.And the insulating film is a laminated film including a porous silica-based insulating film.

(부기 17)(Appendix 17)

부기 1에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 1,

상기 절연막은 플라즈마 CVD법에 의해 성막된 SiOC막을 포함하는 적층막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. And the insulating film is a laminated film including an SiOC film formed by plasma CVD.

(부기 18)(Note 18)

반도체 기판 상에 실리카계 절연 재료의 절연막을 형성하는 공정과, Forming an insulating film of a silica-based insulating material on the semiconductor substrate;

상기 절연막에 드라이 에칭에 의해 개구부를 형성하는 공정과, Forming an opening in the insulating film by dry etching;

상기 개구부 및 상기 절연막 상에 도전막을 형성하는 공정과, Forming a conductive film on the openings and the insulating film;

상기 절연막 상의 도전막을 연마에 의해 제거하여, 상기 개구부 내에 매립된 상기 도전막을 포함하는 배선을 형성하는 공정을 포함하고, Removing the conductive film on the insulating film by polishing to form a wiring including the conductive film embedded in the opening;

상기 절연막에 상기 드라이 에칭에 의해 상기 개구부를 형성하는 상기 공정과, 상기 개구부 및 상기 절연막 상에 상기 도전막을 형성하는 상기 공정의 사이, 및 상기 절연막 상의 상기 도전막을 연마에 의해 제거하여, 상기 개구부 내에 매립된 상기 도전막을 포함하는 상기 배선을 형성하는 상기 공정 후 중 적어도 한쪽에, 상기 절연막에 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 공정과, 상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. Between the step of forming the opening in the insulating film by the dry etching, the step of forming the conductive film on the opening and the insulating film, and the conductive film on the insulating film by polishing to remove the conductive film. At least one of the steps of forming the wiring including the embedded conductive film, followed by hydrophobization by acting a silane compound on the insulating film, and performing light irradiation or electron beam irradiation on the insulating film. A manufacturing method of a semiconductor device.

(부기 19)(Note 19)

부기 18에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device according to Appendix 18,

상기 반도체 기판 상에 실리카계 절연 재료의 상기 절연막을 형성하는 상기 공정에서는, 제1 절연막과, 상기 제1 절연막 상에 형성된 상기 제2 절연막을 형성하고, In the step of forming the insulating film of silica-based insulating material on the semiconductor substrate, a first insulating film and the second insulating film formed on the first insulating film are formed,

상기 절연막 상의 상기 도전막을 연마에 의해 제거하여, 상기 개구부 내에 매립된 상기 도전막을 포함하는 상기 배선을 형성하는 상기 공정은, 상기 도전막 및 상기 제2 절연막을 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The process of forming the wiring including the conductive film embedded in the opening by removing the conductive film on the insulating film by polishing removes the conductive film and the second insulating film. Way.

(부기 20)(Note 20)

부기 19에 기재한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, In the method for manufacturing a semiconductor device described in Appendix 19,

상기 제2 절연막은, 상기 절연막 상의 상기 도전막을 연마에 의해 제거하여, 상기 개구부 내에 매립된 상기 도전막을 포함하는 상기 배선을 형성하는 공정시의 하드 마스크인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. And the second insulating film is a hard mask during the step of removing the conductive film on the insulating film by polishing to form the wiring including the conductive film embedded in the opening.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제1 공정 단면도). 2 is a cross-sectional view (first step cross-sectional view) showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제2 공정 단면도). Fig. 3 is a cross sectional view of the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention (second cross sectional view).

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제1 공정 단면도). Fig. 4 is a cross sectional view of the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (first cross-sectional view).

도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제2 공정 단면도). Fig. 5 is a cross sectional view (second step cross sectional view) showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제3 공정 단면도). Fig. 6 is a cross sectional view (third step cross sectional view) showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제4 공정 단면도). Fig. 7 is a cross sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (fourth cross sectional view).

도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제5 공정 단면도). 8 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention (fifth cross-sectional view).

도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제6 공정 단면도). Fig. 9 is a cross sectional view (sixth step sectional view) showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내 는 공정 단면도(제7 공정 단면도). Fig. 10 is a cross sectional view of the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (seventh step cross sectional view).

도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제8 공정 단면도). Fig. 11 is a cross sectional view (eighth cross sectional view) showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제9 공정 단면도). 12 is a cross sectional view of a manufacturing method of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention (ninth step cross sectional view).

도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제10 공정 단면도). Fig. 13 is a cross sectional view of the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (a tenth cross sectional view).

도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제11 공정 단면도). Fig. 14 is a cross sectional view of the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention (eleventh step sectional view).

도 15는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 흐름도. 15 is a flowchart showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도. 16 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제1 공정 단면도). Fig. 17 is a cross sectional view of the manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention (first cross-sectional view).

도 18은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제2 공정 단면도). 18 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention (second cross-sectional view).

도 19는 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제3 공정 단면도). 19 is a cross sectional view (third step cross sectional view) showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

도 20은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내 는 공정 단면도(제4 공정 단면도). 20 is a cross sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention (fourth cross-sectional view).

도 21은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제5 공정 단면도). Fig. 21 is a cross sectional view showing the manufacturing method of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the invention (fifth step sectional view).

도 22는 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제1 공정 단면도). Fig. 22 is a cross sectional view of the manufacturing method of the semiconductor device of the fifth embodiment of the present invention (first cross-sectional view).

도 23은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제2 공정 단면도). FIG. 23 is a cross sectional view of the manufacturing method of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention (second cross sectional view). FIG.

도 24는 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제3 공정 단면도). Fig. 24 is a cross sectional view (third step cross sectional view) showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention.

도 25는 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제4 공정 단면도). 25 is a cross sectional view illustrating the method of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention (fourth cross-sectional view).

도 26은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도(제5 공정 단면도). Fig. 26 is a cross sectional view showing the manufacturing method of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the invention (fifth step sectional view).

도 27은 본 발명의 효과를 검증하기 위해 이용한 평가 시료의 제조 방법을 나타내는 공정 단면도. Fig. 27 is a cross sectional view showing the manufacturing method of the evaluation sample used for verifying the effect of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 반도체 기판 12: 소자 분리막10: semiconductor substrate 12: device isolation film

14: 소자 영역 16: 게이트 절연막14: device region 16: gate insulating film

18: 게이트 전극 22: 소스/드레인 영역18: gate electrode 22: source / drain region

24: MOS 트랜지스터 26: 층간 절연막24: MOS transistor 26: interlayer insulating film

28: 스토퍼막 30: 컨택트홀28: stopper film 30: contact hole

32, 48, 74: 배리어 메탈 34: 텅스텐막32, 48, 74: barrier metal 34: tungsten film

35, 77a: 컨택트 플러그 36, 40, 52, 56, 60, 78: 절연막35, 77a: contact plugs 36, 40, 52, 56, 60, 78: insulating film

38, 54, 58: 다공질의 층간 절연막 42, 62, 68: 포토레지스트막38, 54, 58: porous interlayer insulating film 42, 62, 68: photoresist film

44, 64, 70: 개구부 46, 72: 배선홈44, 64, 70: opening 46, 72: wiring groove

50, 76: Cu막 51, 77b: 배선50, 76: Cu film 51, 77b: wiring

52, 78: Cu 확산 방지용의 절연막 66: 비어홀52, 78: insulating film for preventing Cu diffusion 66: via hole

100: 기초 기판 102: 절연막100: base substrate 102: insulating film

104: 하드 마스크 106: 포토레지스트막104: hard mask 106: photoresist film

108, 110: 개구부 112: 손상층108, 110: opening 112: damage layer

114: 측벽 퇴적물 116: 수복층114: sidewall deposit 116: repair layer

200: 기초 기판 202: 절연막200: base substrate 202: insulating film

204: 손상층 206: 수복층204: damaged layer 206: repair layer

300: 실리콘 기판 302: 실리카계 다공질 절연막300: silicon substrate 302: silica porous insulating film

304: 손상층 306: 수복층304: damage layer 306: repair layer

Claims (11)

반도체 기판 상에, 실리카계 절연 재료의 절연막을 형성하는 공정과, Forming an insulating film of a silica-based insulating material on the semiconductor substrate; 상기 절연막을 가공하는 공정과, Processing the insulating film; 가공한 상기 절연막 상에 생성된 Si-OH에 실란 화합물을 작용시킴으로써, 상기 절연막을 소수화하는 공정과, Hydrophobizing the insulating film by applying a silane compound to Si-OH produced on the processed insulating film, 소수화한 상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정Light irradiation or electron beam irradiation on the hydrophobized insulating film 을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. Method for manufacturing a semiconductor device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연막을 가공하는 상기 공정 후, 가공한 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 상기 공정 전에, 상기 절연막을, 산소, 아르곤, 수소 혹은 질소, 또는 이들로부터 선택되는 복수의 가스의 혼합 가스의 플라즈마로 처리하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. After the step of processing the insulating film, and before the step of hydrophobizing by acting the silane compound on the processed insulating film, the insulating film is mixed with oxygen, argon, hydrogen or nitrogen, or a mixture of a plurality of gases selected from these. A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising the step of treating with plasma. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정은 30∼400℃의 온도 범위에서 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The process of irradiating light or an electron beam to the said insulating film is performed in the temperature range of 30-400 degreeC, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정은, 산소 농도가 150 ppm 이하인 분위기에서 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The process of irradiating light or an electron beam to the said insulating film is performed in the atmosphere whose oxygen concentration is 150 ppm or less, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 분위기는, 질소, 헬륨 혹은 아르곤, 또는 이들로부터 선택되는 복수의 가스의 혼합 가스의 분위기인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The atmosphere is an atmosphere of nitrogen, helium or argon, or a mixed gas of a plurality of gases selected from these. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 가공한 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 상기 공정은 50∼350℃의 온도 범위에서 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The said step of hydrophobizing by acting the said silane compound on the processed said insulating film is performed in the temperature range of 50-350 degreeC, The manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 가공한 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 상기 공정은, 상기 실란 화합물을 포함하는 증기를 상기 절연막에 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The said step of hydrophobizing by acting the said silane compound on the processed said insulating film is a manufacturing method of the semiconductor device characterized by irradiating the said insulating film with the vapor containing the said silane compound. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 가공한 상기 절연막에 상기 실란 화합물을 작용시킴으로써 소수화하는 상기 공정은, 상기 실란 화합물을 상기 절연막 상에 스핀코트법에 의해 도포하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. The said step of hydrophobizing by acting the said silane compound on the processed said insulating film is a manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned. 반도체 기판 상에 실리카계 절연 재료의 절연막을 형성하는 공정과, Forming an insulating film of a silica-based insulating material on the semiconductor substrate; 상기 절연막에 드라이 에칭에 의해 개구부를 형성하는 공정과, Forming an opening in the insulating film by dry etching; 상기 개구부 및 상기 절연막 상에 도전막을 형성하는 공정과, Forming a conductive film on the openings and the insulating film; 상기 절연막 상의 도전막을 연마에 의해 제거하여, 상기 개구부 내에 매립된 상기 도전막을 포함하는 배선을 형성하는 공정Removing a conductive film on the insulating film by polishing to form a wiring including the conductive film embedded in the opening; 을 포함하고, Including, 상기 절연막에 상기 드라이 에칭에 의해 상기 개구부를 형성하는 상기 공정과, 상기 개구부 및 상기 절연막 상에 상기 도전막을 형성하는 상기 공정의 사이, 및 상기 절연막 상의 상기 도전막을 연마에 의해 제거하여, 상기 개구부 내에 매립된 상기 도전막을 포함하는 상기 배선을 형성하는 상기 공정 후 중 적어도 한쪽에, 가공한 상기 절연막 상에 생성된 Si-OH에 실란 화합물을 작용시킴으로써 상기 절연막을 소수화하는 공정과, 소수화한 상기 절연막에 광 조사 또는 전자선 조사를 행하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법. Between the step of forming the opening in the insulating film by the dry etching, the step of forming the conductive film on the opening and the insulating film, and the conductive film on the insulating film by polishing to remove the conductive film. Hydrophobizing the insulating film by applying a silane compound to Si-OH formed on the processed insulating film at least after the step of forming the wiring including the embedded conductive film; The method of manufacturing a semiconductor device, further comprising the step of performing light irradiation or electron beam irradiation. 반도체 기판 상에, 실리카계 절연 재료의 절연막을 형성하는 공정과, Forming an insulating film of a silica-based insulating material on the semiconductor substrate; 상기 절연막을 가공하는 공정과, Processing the insulating film; 가공한 상기 절연막 상에 생성된 Si-OH에 실란 화합물을 작용시킴으로써, 상기 절연막을 소수화하는 공정과, Hydrophobizing the insulating film by applying a silane compound to Si-OH produced on the processed insulating film, 소수화한 상기 절연막에, 진공 중에서 가속 전압이 1~15kV의 전자선 조사를 행하는 공정Irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 1 to 15 kV in a vacuum to the hydrophobized insulating film 을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.Method for manufacturing a semiconductor device comprising a.
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